塑料色母粒钛白粉的有机表面处理

塑料色母粒钛白粉的有机表面处理0刖曰随着中国房地产市场的爆炸式增长和田家基础建设的连续走高，塑料建材（塑料水管，穿线管，塑钢门窗，塑料片材，塑料薄膜等）的需求也急剧增加。塑料色母粒是现代塑料制品加1中不可或缺的颜料产品。作为塑料色母粒主要颜料的钛白粉也因此得到了高速发展，色母粒用钛白粉的需求每年以25%以上的比例快速上升。如何进入这一高端市场，取代或部分取代被进口钛白粉长期占据的高利润阵地，是目前许多深受成本压力的钛白粉生产企业的必然选择。1色母粒的定义由高比例的颜料（如钛白粉）或添加剂与热塑性树脂，经良好分散而成的塑料着色剂，其所选用的树脂对着色剂具有良好润湿和分散作用，并且与被着色材料具有良好的相容性。1.1热塑性塑料常用的着色方法色料：将本色树脂与着色剂（如钛白粉）混和混炼造粒成有色塑料后，再加入到成型树脂中，用于制造塑料制品。干粉着色：把粉状着色剂（如钛白粉）本色树脂均匀混和后直接用于制造塑料制品。色母粒着色：现今最普遍采用的塑料着色法。把分散于载体的着色剂（如钛白粉），与本色树脂简单混和后用于制造塑料制品。2色母粒着色的显著优点使用方便，对成型环境无污染；着色均匀，稳定，提高塑料制件质量；易于计量，可应用自动化程度高的成型生产系统；可将着色，抗老化剂、抗静电剂等集于一方，制成多功能母粒，方便使用。3塑料用色母粒的基本要求（1） 良好的耐热性（热稳定性）；（2） 良好的耐光性（光稳定性）；（3） 良好的分散性（即要遮盖率大）；（4） 要无迁移性（包括耐溶剂性）；（5） 要有很好的着色力。2色母粒的构成颜料+载体+添加剂二色母粒参考配方钛白粉：40%〜70%；立德粉：0〜30ff；；增白剂：0.02%；分散剂：3%〜4%；高压PE：26%。1颜料一般分有机颜料（如欧青绿等），无机颜料（如氧化铁红、钛白），染料（如还原桃红、分散橙等）。聚烯烃、PVC色母粒采用的是钛白粉。一般说染料不可用于聚烯烃着色，否则会引起严重迁移。除白色母粒外，一般会采取多种颜料复配，以生产彩色母粒。钛白粉由于其具有非常好的遮盖力，通常会作为配色的第一选择。2分散剂主要对颜料（如钛白粉）进行表面润湿，有利于钛白粉进一步分散，并稳定存在树脂中;同时必须与树脂相容性好，不影响着色产品品质。聚烯烃色母粒分散剂一般采用低分子量聚乙烯蜡或硬酯酸锌等。工程塑料色母粒分散剂一般采用有极性低分子量聚乙烯蜡、硬酯酸镁、硬酯酸钙等。3载体树脂使钛白粉均匀分布并使色母粒呈颗粒状。选择载体需考虑与被着色树脂的相容性，还要考虑母粒应有良好分散性，因此载体的流动性应大于被着色树脂，同时被着色后不影响产品质量。如选用熔体指数较大的同类高聚物，使母粒的熔体指数较高于被着高聚物，以保证最终制品的色泽一致。PE、PP色母料选择LDPE（低密度聚乙烯）树脂为载体，PS、ABS母料选择改性PS为载体。3色母粒用钛白粉的要求色母粒所用钛白粉，必须注意钛白粉与塑料原料、助剂之间的搭配关系，其选择要点如下所述：1化学稳定性好钛白粉不能和树脂及各种助剂有反应，耐溶剂性强、耐热性好等。也就是说，色母粒中的钛白粉及其表面的有机处理剂不能参与各种化学反应。2耐温性好由于色母粒在制造过程中和塑料制品成型加工时都是在高温环境下进行，所以钛白粉应在加热成型温度条件下不分解变色。3迁移性小由于塑料制品成型加工过程中存在很大的温度变化，室温原料）、高温（加工过程）一室温（冷却成型）。钛白粉必须保证不发生迁移，否则会造成塑料制品表面色泽不均。4分散性好钛白粉分散不均匀时，会影响制品的外观性能；钛白粉着色力差时，会使钛白粉用量增加，材料成本提高。同一钛白粉在不同树脂中分散性和着色力并不相同，所以在选择钛白粉时应注意这一点。另外，钛白粉的颗粒大小与分散性也有关系，钛白粉粒径越小，则分散性越好，着色力也强。5加工性优钛白粉在载体树脂中具有高熔融指数时，色母粒生产中的混炼和捏合工序能顺利进行（加工温度低，捏合时间短，节约时间和能源）。优异干粉流动性可以帮助钛白粉顺利和准确地添加，容易通过过滤的震动筛，同时减少其在包装袋中的残留。6其他性能如对于用在食品、儿童玩具方面上的塑料制品，要求钛白粉应无毒；用于电器方面的塑料制品，应选择电绝缘性好的钛白粉：用于室外方面塑料制品，应选择耐气候老化性能好的钛白粉等。4色母粒用钛白粉的有机表面处理通过合适的有机表面改性处理，是可以使钛白粉的某些性能得到大幅度改善的。1化学稳定性钛白粉经过高温煅烧和无机包膜后，化学稳定性非常好，基本不会同塑料体系中的各种组份进行化学反应。但是有些有机处理剂却有可能参与化学反应。因此，我们应该选择一些化学惰性的有机处理剂，如某些特殊的聚硅氧烷或改性聚硅氧烷，它在低温和高温环境中都具有非常好的化学稳定性，不会与色母粒体系中任何添加剂发生化学作用。2耐温性钛白粉由于晶格缺陷，高温时容易因变色。完整的无机包膜和合适的有机薄膜可以大幅度的提高钛白粉的耐温性能。传统的有机包膜剂(如TMP,TEP,PEG)由于其本身不耐高温，高温环境下容易发生黄变和分解，很多钛白粉生产厂家在实际应用中都遇到了这个“黄变”问题。冈此传统的有机包膜剂不适合用于色母粒用途的钛白粉有机包膜。某些特殊的有机硅材料的分解温度超过350度，300度以内不会发生颜色变化，即不会发生黄变。另外，这种有机硅材料包覆到钛白粉颗粒表面后，可以防止自由基的传递，从而进一步提高钛白粉的耐热和耐光性能。3迁移性钛白粉的迁移主要是由于它与树脂的润湿相容性不好，在温度降低，塑料制品收缩时，树脂与钛白粉的移动速度不一致所造成的。要降低迁移性，就要提高钛白粉与树脂的相容性。根据相似相容原理，钛白粉表面的有机处理剂最好具有与应用树脂相同或相似的官能团。对于最常用的聚烯烃型塑料，选用含有长链烷烃的有机处理剂会比较适合。4分散性钛白粉分散性主要受分子间作用力，极性吸附，颗粒细度等因素影响。用于塑料色母粒的钛白粉，钛白粉的粒径一般为0.4微米左右。这种细小颗粒具有极大的比表面积和吉布斯自由能，处于热力学不稳定的状态。当把钛白粉加入到树脂体系中时，由于临近粒子问的极性吸附和范德华力的作用，粒子有相互靠近，降低总比表面积和表面自由能的趋势，从而使钛白粉颗粒从高度分散体向团聚体转化。对于未进行表面有机改性处理的钛白粉，在与树脂一起混炼时，钛白粉很难分散，即使在高温高速捏合时能分散开，一旦捏合终止，它又会慢慢变成多聚体，将来使用时容易造成“颜料迁移”。为了提高钛白粉的分散稳定性，必须消除或削弱其表面极性和降低其表面自由能。建议采用具有较低自由能和易于扩展润湿的非离子性有机硅处理剂进行表面改性处理。这类有机硅处理剂一般含有长链脂肪链，可提高钛白粉与树脂的相容性，降低钛白粉的表面张力以提高相容性；同时它还可以屏蔽钛白粉表面的极性基团(如羟基)，在钛白粉表面生成位阻官能团，阻止钛白粉颗粒相互靠近，增加团聚的难度，从而达到稳定分散的目的，防止“颜料迁移”。另外，有机硅表面处理剂一般还具有很好的助磨功能，可以有效降低钛白粉颗粒的粒径和提高粒径的分布均匀性，从而进一步提高钛白粉在树脂中的分善性。5加工性色母粒生产企业对钛白粉的加工指标主要有两个：熔融指数和干粉流动性。熔融指数主要由钛白粉的润湿润滑性能和吸油量决定。润滑性越好，则钛白粉与树脂的复合体的流动性就好，熔融指数就高，加工就更方便。吸油量越低，润湿等量钛白粉的载体树脂就少，易于制造高浓度的色母粒，从而在节约生产成本的同时，提高色母粒的着色能力。优异的干粉流动性主要是为了便于使用，减少浪费。要提高熔融指数，除了通过致密的无机包膜外，还必须对其进行表面有机改性处理，以提高其润湿润滑性能，并进一步降低吸油量。改性聚硅氧烷具有很好的润湿润滑性能，可以显著提高熔融指