两种新型助剂对abs黄色母粒色彩性能的影响

两种新型助剂对abs黄色母粒色彩性能的影响

abs树脂具有良好的耐候性、尺寸稳定性、低温性和抗冲击性等优点。我一直喜欢它。这是一种广泛应用广泛的柔性塑料薄膜。关于ABS树脂的研究目前大都集中在开发具有阻燃性、耐热性和透明性等专用ABS改性料上,对于ABS制品的色彩性能的研究尚没有相关方面的报道。BaSO4具有密度大、化学性质稳定、价格相对较低等优点。研究表明:平均粒径为0.2μm的硫酸钡产品,由于具有良好的分散性,可有效地用于有色颜料中作分散剂,使涂料、印刷、油墨等色调更为鲜明,更富于光泽。文献报道在不改变被着色制品色彩性能的前提下,超细BaSO4可以替代部分颜料,塑料制品的着色效果不会下降,甚至有所提高。笔者也曾将纳米BaSO4用于聚烯烃白色母粒中替代部分钛白粉,结果表明:纳米BaSO4的加入有助于提高钛白粉的分散性,从而获得既提高母粒制品的遮盖力又增加其制品白度的良好效果,因此考虑将BaSO4用于ABS这种应用广泛的工程塑料中。文章主要研究两种不同的BaSO4对ABS黄色母粒在色彩性能方面的影响。1实验部分1.1上海华路-合成助剂及助剂ABS:PA-757K,镇江奇美有限公司;乙撑基双硬脂酸酰胺(EBS):工业级,上海华熠化工助剂有限公司;硬脂酸锌:工业级,上海华熠化工助剂有限公司;纳米BaSO4:Cmb-600,上海安亿纳米材料有限公司;BaSO4:R101,上海安亿纳米材料有限公司;黄颜料:C.I.PY83,上海捷虹颜料化工集团有限公司。1.2仪器、试药与仪器双螺杆挤出机:KS-20,江苏昆山科信橡塑机械厂;注塑机:JPH10,广东泓利机器有限公司;分光光度测色仪:Datacolor650型,美国德塔颜色(亚太)有限公司;扫描电子显微镜:S-4700,日本日立公司;纳米粒度分析仪:ZetasizerNanoS90,英国马尔文公司;激光粒度仪:BT-9300H,丹东市百特仪器有限公司。1.3黄色母粒的制备实验工艺流程如图1所示。由于ABS的结构中含有强极性的氰基,所以ABS很容易吸水,在挤出造粒和注塑样板之前所有的原料都必须经过干燥。本实验采用的干燥条件为85℃下干燥3h。制备的黄色母粒的基本配方为ABS树脂占81.1%,分散剂EBS占3.2%,硬脂酸锌占6.5%,颜料和助剂总的占9.2%。配方的总质量为500g,表1中为各配方中颜料和助剂的具体百分含量。按照上述配方进行的实验是用助剂R101和Cmb600分别替代部分颜料,替代比例有0、10%、20%、30%、40%和50%,制成母粒并注塑样板。注塑样板时,ABS树脂为200g,样板中颜料(颜料和助剂)的质量分数为0.4%。1.4性能试验用分光光度测色仪对色母粒注塑的样板制品进行反射率曲线、L*a*b*值和色差的测试。2结果与讨论2.1cmb06的扫描电镜特征两种助剂Cmb600和R101的主要成分都是BaSO4,两者都经过表面处理。但是两者在表面处理的方法上有所不同,Cmb600和R101经过硅铝包覆后,再分别用复合硅烷偶联剂和自制高分子分散剂ay-101进行处理。图2是两种BaSO4的扫描电镜照片,由图可知Cmb600的颗粒粒径比R101小,而且Cm600中各个粒子的直径大小差异不大,R101中各个粒子的直径大小参差不齐。图3是两种BaSO4粒径分布图,因为两者粒度相差较大,不能用同一台仪器测量两种BaSO4的粒径分布,故实验采用ZetasizerNanoS90型纳米粒度分析仪测量Cmb600的粒径分布,采用BT-9300H型激光粒度仪测量R101的粒径分布。从图3中可观察到Cmb600的粒径分布很窄,并且绝大多数粒子的直径都小于100nm,中粒径为几十纳米,属于纳米材料的范畴,而R101的粒径分布则比较宽,中粒径为几百纳米,是微米级的材料。上述两种BaSO4应用在相同配方的ABS色母粒中,以上几点不同会对ABS制品的色彩性能产生一定的影响。2.2反射率曲线的特征从颜色的角度来讲,不透明物体对光的影响可用它的光谱反射率来描述。光谱反射因数采用光谱光度仪进行测量。采用Datacolor650型分光光度测色仪对注塑出的11种样板进行反射率曲线的测试。反射率曲线的横坐标为波长,纵坐标为反射因数即反射率,由于黄色样板的反射率曲线在可见光波长范围(360~780nm),只在550nm以后才会呈现不同的变化趋势,因此图4中只显示样板在550~700nm波长范围内(即黄光的波长范围)的反射率曲线。反射率的大小可以定性地描述着色力的好坏,反射率越大,样板表面的光泽度越高,越有助于着色力的提高。由图4可知,助剂为Cmb600时,替代比例为10%、20%和30%时,替代后制品的反射率曲线都在纯颜料制品反射率曲线的上方,其中替代比例为30%时,两条反射率曲线基本重合。助剂为R101时,替代比例只有在10%时,替代后制品的反射率曲线在纯颜料制品反射率曲线的上方,其它替代比例的配方在黄光波段的反射率都低于纯颜料制品。从图4中可以得出一个规律,即用助剂Cmb600替代颜料后,制品的反射率曲线都在用助剂R101替代颜料后制品的反射率曲线的上方,这充分地说明用助剂Cmb600替代黄颜料的效果比R101要好。2.3添加不同的bao4对色母粒染色力的影响着色力是指颜料本身对树脂颜色改变的能力。从L*a*b*值和色差△E的角度可以定量地描述着色力的变化。2.3.1不同助剂的比例对黄颜料/cmb400的替代效果表2所示是采用分光光度测色仪测得的不同配方黄色母粒注塑样板的L*a*b*值的数据。从表2中看出,R101替代颜料使用注塑样板的最大明度值出现在颜料/R101的比为90/10,且明度值高于纯颜料的样板。Cmb600替代颜料使用注塑样板的最大明度值出现在颜料/Cmb600的比为80/20,颜料/Cmb600的比为90/10和80/20时的明度值都高于纯颜料的样板。从表3中可以观察到,助剂替代颜料使用的比例为20%时,包含Cmb600的样板的△b*值等于1.21,包含R101样板的△b*值等于0.09,两者相差甚远,从而导致替代比例为20%时,含Cmb600样板的色差值比含R101的样板大1。色差值越大,表明批样与标样的差距就越大,从常规上考虑替代比例为20%时,添加Cmb600的效果没有R101好。然而,仔细推敲,其中△E的很大一部分来源于△b*的贡献,但是对于黄颜料来讲,△b*是越大越好的,△b*数值越大表示越偏黄,所以△E大一点反而替代效果更好,即仍然是Cmb600替代颜料使用的效果要比R101好。因此,评价添加助剂对样板色彩性能的影响的好坏与否,不能单从色差上考虑,还必须针对目标颜色的色光来考虑。2.3.2助剂的用量a计算出的两个样品间的色差△E,就可以反映出两个不同颜色刺激大脑产生的颜色感觉上的差别。一般工业上认为△E不大于3,就认为批样与标样的颜色基本是一样的。由表3可知,批样中色差△E大于3的配方只有R101-5,其它配方的色差均在3以内,说明Cmb600可以替代10%~50%的颜料使用,R101可以替代10%~40%的颜料使用。当Cmb600和R101替代黄颜料的比例分别为30%和20%时,色差值出现极小值,这说明含30%Cmb600和20%R101的样板与纯颜料样板的颜色最接近。综上所述,在ABS色母粒中添加Cmb600和R101两种助剂,能够节省一定比例的颜料,并保证其色彩性能不发生改变。但是相比较来说,Cmb600替代颜料使用的效果要比R101好:1)从反射率曲线上看,使用Cmb600样板的反射率大于使用R101样板的反射率;2)从L*a*b*值来看,Cmb600与R101相比,Cmb600对明度即色彩的鲜艳度有比较明显的提高;3)从色差△E的角度来看,用R101代替颜料后,存在色差大于3的情况。其中的原因有三:1)助剂的粒度大小不同。相同质量的助剂,颗粒越细的粒子,颗粒数量就越多,在与颜料产生研磨作用的过程中,与颜料接触的比表面积就越大,同时越多的助剂粒子其阻隔和分离颜料粒子的作用就越强,从而使颜料的分散效果较好;2)颗粒分布宽窄不同。颗粒分布较宽的粒子,不同数量级的助剂粒子对颜料的作用力就不是很均匀,从而颜料受到的剪切力也不是很均衡,进而造成颜料分散的不均匀,最后导致制品色彩的不均匀;3)表面处理方法的不同。助剂经过不同的表面处理(使用的表面改性剂不一样),在与颜料体系发生作用的过程中,两种助剂与体系的亲和力不同,即界面结合作用不同,从而表现出与颜料和树脂体系不同的混溶性,终将对色母粒制品产生不同的颜色效果。3b