塑料用鈦白粉的指標

發布時間:2014-05-06 來源: 塑料網 專題: 材料研發 打印

環球塑化網 www.PVC123.com 訊:

二氧化鈦的性能指標,目前均指用于油漆和涂料的指標,在塑料上應用尚欠缺。根據作者的實踐,認為鈦白粉應用在塑料、纖維上應有其專門的性能指標。

    鈦白粉乃是塑料的重要白色顏料,它可使塑料有效地散射可見光而賦予白度(whiteness)、亮度(bribhtness)和不透明度(opacity)。同時,也要考慮其加工性,為此對上述性能應有一定要求。

(1)  白度(whiteness)      因為各種塑料本身具有顏色和透明性,本身的白度明顯不同,因此在各種鈦白粉的白度對比時,應對同一品種塑料而言。

    實驗選取了幾種不同牌號的鈦白粉,參照GB2913-82規定的方法,測定了著色PPabspvc-P的白度。PPABS中鈦白粉濃度為1%PVC-P4%。測試儀器為溫州儀器廠生產的ZBD型白度儀。結果列于表25


            測試數據表明,編號為R4的鈦白粉著色力最強,A2為最差。

分析數據可以發現,隨塑料本體透明性的提高,鈦白粉的著色力增強。半透明的PP中只用1%的鈦白粉,白度就明顯高于含有4%鈦白粉的不透明的PVCP。造成這種現象的原因在于,透明性好的塑料對光線的吸收與阻擋少,其中的鈦白粉能夠充分發揮其散射力,反射強度高,因此白度高。

    (2)不透明性(opacity)       鈦白粉可強烈地散射或折射光線,如果在塑料制品中含有足夠的鈦白粉,則所有照射其表面的光線均被反射,使該產品顯得不透明和白色。然而,若一個較薄的薄膜中,則會產生少量的光線完全地通過,則這薄膜就無法完全不透明,且和白色薄膜比較顯得灰色,如圖24所示。

    在涂料、油墨中,鈦白粉遮蓋力的表征方法在塑料中根本無法測定,因此,我們建議,用光密度值來表征鈦白粉的遮蓋力(或不透明程度)

    當光照射在鈦白粉著色的塑料薄膜上時,部分光線被反射,部分被吸收,其余部分透射。顯然,膜厚確定時,透射光強度越小,表明鈦白粉的遮蓋力越高。依此原理,我們可以用透射率(T)、阻光率(O)和光密度(D)這三個參數來表征遮蓋力。


 

  在薄膜的材質、厚度等條件確定的情況下,T值越小,OD值越大,所用鈦白粉的遮蓋力就越高。

    實驗選取6個牌號的鈦白粉,分別制成母粒,而后用其著色吹塑PE薄膜。樣品中鈦白粉濃度為0.75%。在每個樣品上多點測取光密度值與厚度,獲得每點單位厚度的光密度,求取平均值,結果換算成膜厚0.0.mm時的對應值,列于表26


 

 25的數據表明,編號為R4的鈦白粉遮蓋力最強;銳鈦型鈦白粉的遮蓋力低于金紅石型。其原因應來自于兩者折射率的差異,與銳鈦型相比,金紅石型晶體的折射率高,故其散射光的能力強,表現出遮蓋力高一些。

為了研究鈦白粉濃度與遮蓋力的關系,選用編號R1的鈦白粉

 

 25的數據表明,編號為R4的鈦白粉遮蓋力最強;銳鈦型鈦白粉的遮蓋力低于金紅石型。其原因應來自于兩者折射率的差異,與銳鈦型相比,金紅石型晶體的折射率高,故其散射光的能力強,表現出遮蓋力高一些。

為了研究鈦白粉濃度與遮蓋力的關系,選用編號R1的鈦白粉

 

制成一系列不同濃度的樣品進行了測試,結果見圖25。可以發現,隨著鈦自粉用量的增加,其遮蓋力逐漸提高,當濃度大于8%時趨于平衡。這說明在塑料中,一定濃度范圍內增加鈦白粉用量可以提高遮蓋力,超出此范圍,多加無益。

(2)  分散性     分散性指顏料在被著色介質中的分散力。鈦白粉的顆粒以三種狀態存在:原生粒子(primary  particle)、凝聚體(aggregate)和團聚體(agglomer-ate )。鈦白粉在塑料中的分散,就是團聚體被破碎成為凝聚體和原生粒子繼而新生成粒子穩定化的過程。

 分散性對鈦白粉在塑料中的應用性能有重要影響。一般情況下,鈦白粉顆粒越細,其著色力越高,遮蓋力越強。這是由于細化的鈦白粉具有更大的比表面積,對光的散射增強之故。

    分散性的定性表征方法是用相差光學顯微鏡或電子顯微鏡觀察、拍照,定量的方法是測定粒度分布。實驗用編號R- I的鈦白粉制成濃度30%PE母粒,取其斷面,用掃描電鏡拍照,并用IBAS1/2型粒度分析儀測其

 

粒度分布,結果見圖26和圖27。從電鏡照片上可以看出,鈦白粉以均勻細小的顆粒存在,大的團聚體數量很少。粒度分布數據表明。粒徑為0.12rn左右的鈦白粉粒子含量較大。如此微小的粒徑,表明在此白色母粒中鈦白粉獲得了優良分散。

    需要說明的是,鈦白粉在塑料中的最終分散狀態,不僅僅由其本身的分散性決定,還和分散劑的種類與用量、分散設備及分散工藝密切相關。在對比不同鈦白粉自身的分散性時,需保持這些條件固定不變。

(3)  加工性    鈦白粉加人塑料中,會對塑料的加工流變性能產生影響。含量越高,這


        種影響就越顯著。在生產白色母粒(特別是高濃度的品種)時,鈦白粉加工性的優劣成為決定生產效率和成本的關鍵因素。福建某廠用雙螺桿擠出機生產白色母粒,當濃度達到80%時,使用國產某牌號的鈦白粉已經無法擠出,而換成某進口牌號后,即可順利生產。

 鈦白粉的加工性可以采用動態扭矩流變法來評價。實驗選取四

種牌號的鈦白粉,分別與PE11的比例混合,加入Bradender轉矩流變儀中進行試驗。試驗溫度160℃,轉速20m/min,所有物料在15s內迅速加人混煉腔中。試驗結果見圖2-8

 

  曲線表明,四組配方達到最大扭矩的時間基本相同。達到最大扭矩的時間,實際就是物料的塑料化時間,因為只有當物料完全塑化后扭矩才能逐漸降低,由此判斷,鈦白粉類型的不同不會造成體系塑化時間的差異。塑料在加工設備中加工時,塑化時間由溫度、壓力和剪切摩擦作用決定。不同類型的鈦白粉,熱導率、硬度及摩擦系數沒有多少差異,添加量相同時對塑料的熱傳導及剪切摩擦作用基本相同,故塑化時間無差異。

    圖中示出四組配方的最大扭矩和平衡扭矩有顯著不同。顯然,最大扭矩和平衡扭矩越低,加工過程就會越順利,.功率消耗也會越小。塑料中加入鈦白粉后,黏度上升,流動性降低,使加工變得困難,而平衡扭矩直接反映了體系的最終黏度,故平衡扭矩越低表明鈦白粉的加工性越好。由此,可以將四種鈦白粉按加工性優劣排序為:R-4R-3R-1A-2。造成不同鈦白粉加工性差異的主要原因在于鈦白粉與塑料的相容性。鈦白粉出廠時,要進行包膜處理,目的是防止光化反應,提高耐候性和穩定性。包膜有單一和復合、致密和疏松之分,常用的包膜物為Al2O3SiO2包膜方法的不同,造成鈦白粉顆粒表面性質的差異,繼而影響加工時與塑料熔體的相容性。相容性好塑料熔體對鈦白粉顆粒表面潤濕充分,使之易于分散,體系黏度低,加工扭矩小。因此改善鈦白粉加工性的根本途徑在于提高包膜層與塑料的相容性。

 


 

轉載請注明:轉載自環球塑化資訊 http://jdidating.com/news/
本文鏈接:http://jdidating.com/news/2014-05/280422.html
免責聲明:本文"塑料用鈦白粉的指標三级黃色"僅代表作者個人觀點,與PVC123無關。環球塑化所轉載的內容,其版權均由原作者和資料提供方所擁有!如因作品版權問題需要處理,請與我們聯絡。電話:0769-38998777 郵箱:pvc@pvc123.com