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什么是顏料在塑料中的耐遷移性?其如何測試?

發布時間:2017-09-26 瀏覽:2462次

顏料的分散對塑料著色有重要意義。對于著色用的顏料而言,**重要的性能就是著色力和遮蓋力。著色力是顏料著色能力和效率的度量,當兩種塑料使被著色物獲得同顏色時,用量少的著色力高;遮蓋力是顏料遮蓋被著色物底色的能力。這兩項指標與顏料的分散密切相關。

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一、分散原理


一般而言,顏料的分散越好,其著色力和遮蓋力就越高。原因在于顏料對制品的著色和遮蓋都是通過其表面與光線的復雜作用而達成,顏料分散得好,其平均粒徑小,比表面積大,對光線的作用就強,著色制品的外觀就會顯得均勻、細膩,色斑少,色差小。此外,達到相同著色和遮蓋效果時顏料的用量就能減少,從而使著色成本降低。


工程上的“分散”概念一般包括如下兩種:

①分散介質在體積上的減小和統一過程;

②被分散介質在空間分布上的均勻過程。

對于樹脂中的顏料來說,就是大的顆粒破碎成為小的顆粒并**終統一在某一尺度范圍內,同時這些顆粒在樹脂基體中均勻分布。一般說來,在塑料著色中,顏料的均勻分布并不困難,關鍵在于如何將其充分細化。

顏料分散前的形態

原生顆粒

以單晶、塊狀、球形或微晶組成的大晶體形式存在。

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圖 顏料的原生粒徑

凝聚體

由原生顆粒表面彼此吸附而成。

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團聚體

由原生顆粒或凝聚體疏松的組合,或者是這兩者在邊、角上相互吸附而成的混合物。

顏料的分散細化,是將團聚體粉碎、細化的過程。

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圖 顏料的團聚體

顏料生產過程示意圖 

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圖 顏料生產過程示意圖 



顏料的分散過程

顏料的分散,第一步是使用潤濕劑潤濕顏料,使顏料之間的凝聚力減小,便于第二步顏料的粉碎和細化。粉碎細化后的顏料進一步做包覆處理,降低新形成的界面表面能,以便在進一步加工時,不致于使顏料產生再凝聚現象,第三步細化后的顏料在熔體中能均勻分散,由此,顏料的分散過程可以分為三步:潤濕、細化和細化后的穩定化混合分散。

顏料的潤濕

分散首先要進行潤濕,潤濕過程是用潤濕劑(表面處理劑)潤濕、包覆顏料表面。

顏料的細化(粉碎)

顏料的細化是將團聚體顆粒破碎,它主要依靠顏料顆粒之間的自由運動(沖擊應力)和顏料團聚體通過周圍介質的應力(剪切應力)來完成。   

細化的基本方法有以下三種:干混法、液體剪切法和熔體剪切法。實際生產過程中是將這幾種方法聯合使用,更有利于發揮每種方法的優點。  



顏料分散粒徑問題

顏料分散后的粒徑多大為宜,可用下述數據加以說明。

1.顏料粒徑大于30μm,制品表面產生斑點、條痕;

2.10~30μm,制品表面無光澤;

3.粒徑小于5μm時,對于一般制品,可以滿足使用,但是對要求嚴格的產品,也會影響其力學性能、電性能及加工性;

4.對于纖維(單根絲直徑為20~30μm)和超薄薄膜(小于10μm),則顏料粒徑應小于1μm。

許多研究工作證明,一般情況下,顏料粒徑愈小,它的著色力愈高。顏料粒徑大小還和遮蓋力有關,這是由于顏料經分散處理,粒徑變小,表面積增大,因此遮蓋力就增加。此外,偶氮顏料粒子直徑在0.1μm、酞菁顏料粒徑在0.05μm時,具有**高的著色力。



顏料分散對制品外觀的影響

顏料的分散直接影響著色制品的外觀(斑點、條痕、光澤、色澤及透明度);加工性,也直接影響著色制品的質量,如強度、伸長率、耐老化性和電阻率等。隨著顏料徑粒增大,制品的沖擊強度和伸長率下降。分散得好,其平均粒徑小,比表面積大,對光線的作用就強,著色制品的外觀就會顯得均勻、細膩、色斑少、色差小,同時可降低成本

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著色力與消色力

顏料著色能力和效率的度量,當兩種顏料使被著色物獲得相同顏色時,用量少的著色力高。二氧化鈦與另一種顏料混合后,能夠得到混合物顯示它本身顏料的能力。對于二氧化鈦,它與一深色顏料混合后,混合物的顏色越淺,表示它的消色力越強。

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圖 顏料粒徑與著色力的關系

消色力的影響因素

  • 消色力的大小與它的散射能力和折射率有關;

  • 粒子的大小、形狀、結構和粒度分布對消色力有明顯的影響,消色力隨著粒度的減小和粒度的均勻性的增加而增大;

  • 鈦白粉的消色力還與制備條件有關。



常用塑料著色方法

1.干混著色

又浮染、粉狀著色和純顏料著色,可以生產普通塑料制品。它簡化造粒工序直接用注塑、擠出等加工方法生產著色制品,避免因造粒加熱使樹脂產生降解。
2.干顏料混合物著色

當使用分散性差別很大的顏料時,及塑料加工廠家進行配色感到困難時,就可以使用顏料供應廠家提供的粉狀配色顏料混合物。
3.糊狀混合物著色

是使用三輥研磨機和捏合機等混合和混煉設備,并使用增塑劑、多元醇等液體載體把顏料研磨成糊狀的顏料色漿。
4.顏料混合物

是顏料的濃縮物,且經過細化充分分散至樹脂或分散劑中。



顏料分散的主要設備

捏合機:主要用于高粘度物質之混合分散;

Branetali混合機:主要用于各種粘度乳液的混合和分離;

高速分散機:是顏料分散設備中結構**簡單的一種;

三輥研磨機:主要用于揮發性低的涂料的加工;

球磨機:主要用于生產揮發性涂料及各種油墨、液體著色劑和配置色漿料等;

砂磨機:主要用于揮發性涂料及各種油墨的加工和液體著色劑、乳膠漆等的生產;

膠體磨:是一種無介質的分散設備,由轉子和定子組成;

高速混合機:主要用于干摻和粉體樹脂的混合和分散;

連續混合器:是一種轉子式混合器,主要用于部分物質的配料及在塑料中摻入各種纖維。



如何提高顏料的分散性?

在液體介質中達到高品質分散的方法(載體的選擇)

  • 其對顏料及研磨表面皆有良好的潤濕性;

  • ‘粘性’配合方法,即在依賴粒子互相撞擊的加工法中選用低粘性,而在依賴經由液體層的剪切力的加工法則選擇高粘性;

  • 在加工的條件下和顏料間可化學相容。選擇適量的顏料和添加劑,以在機器中有恰當的流動。

用熔體剪切法達到高品質分散的方法(樹脂的選擇)

  • 對顏料和研磨表面皆有良好的潤濕性;

  • 高粘著強度;

  • 粘度受溫度的影響很小,在加工條件下和顏料間化學相容。和基料樹脂流動性可相容(尤其是在制備色母時)以降低因熱熔流速不同而引起的稀釋化困難;

  • 選擇適量的顏料以使在操作時可產生高剪切力;

  • 預混各干態成分;

  • 用剪切力來流動樹脂而非使用可能的外來熱(如Banbury)。


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