【doc】着色用银色母粒的制备过程

【doc】着色用银色母粒的制备过程 着色用银色母粒的制备过程 II--l 邑,竹r牛1 着色用银色母粒的制备过程 婴: (福建省福州塑料科学技术研究所) fQ{2-0, 本文介绍了银色仝属惠塑料添加剂的配方和制每工艺,以及它的性能特点和在PE 银色包装袋膜 上的应用,与传统的电镀法,鼻空镀膜法生产的银色塑料制品相比,垃掺混仝属粉 法减少了设备投资,降 低了生产成本,改善了车间卫生条件,优化了环境. 前言 传统金属色泽,质感的塑料制品(片材或薄 膜等)的制备采用电镀,真空喷镀等工艺,设备 投资高,能耗大,成本高,井有污染环境,操作条 件差等缺点.近年来,采用含金属粉的母粒掺混 入塑料中,加工制备具有金属光泽,质感的包装 装璜材料已开始流行,已被广泛用于棉,毛织 品,茶叶,工艺品等的包装.提高了商品的包装 装璜档次及竞争力.本所经研制成功井生产的 银色添加剂母粒具有如下特点: (1)使用范围广:具有通用性,可适用于聚 乙烯,聚丙烯,聚氯乙烯,HIPS,ABS,尼龙等热 塑性塑料着银色. (2)适应于吹塑,拉丝,挤塑,注塑等各种塑 料成型加工手段,生产相应的银色塑料制品 1银色添加剂母粒的结构模型: 银色添加剂母粒是金属铝银粉和若干助剂 均匀分散于载体树脂中形成的银色颜料的浓缩 体,它主要由以下四个基本部分组成:银色颜料 核主要起着色作用偶联层主要是由对银色颜 料和树脂同时起化学和物理作用的复合偶联剂 组成,它可以改善银粉与树脂间的结合力;分散 层主要由一些低聚物和分散剂组成,它的作用 是能使处理好的银粉在造粒过程中较好,较多 地与增混层混合并造粒,避免银粉的凝聚和团 ,参加本项工作的迁有陈庚华,张毕集l扛经 聚,提高银色塑料制品的金属光泽值和着色均 匀性等方面起关键作用;增混层主要由与被着 色的PE,PP,ABS,HIPS,PVC等树脂皆有良 好相容性,有一定力学性能的复合共聚树脂组 成 2银色添加剂母粒的配方设计: 2.1银粉的选择: 具有金属光泽的铝银粉着色剂其细度要求 大于600目,市售的一般铝银粉往往达不到这 个要求,于是我们用球磨机对银粉进行研磨过 筛来达到这个细度,于是得到比表面积大.粒度 细的银粉. 2,2银粉的预处理: 金属银粉在空气中易被氧化,形成氧化层, 从而带来以下弊病: (1)降低金属表面光泽,使金属粉表面褪 色变暗. (2)氧化层本身比较疏松,强度低,影响银 粉与聚合物之问的界面结合. (3)金属粉表面氧化层对水等其它物质的 吸附作用形成许多薄弱的吸附层,这些吸附层 也会影响金属银粉与聚合物之间的粘附.因而 对金属银粉表面进行除氧化层及防氧化的预处 理是必不可少的. 2.3金属银粉表面偶联处理方法: 田 应 工 加 料 塑 用NaOH/H.O.的混合液浸蚀,酸洗等工 序以除去金属粉表面原有的氧化层但由于空 气中存在着氧,所以很难阻止除去氧化物的金 属表面再次形成氧化层,所以除去氧化物后,紧 接着用偶联剂处理,用咪唑类化合物(苯骈咪 唑,苯骈三唑)使之在金属银粉表面形成一层结 构致密的配位型聚合物膜,对金属粉起很强的 防腐蚀作用,隔离金属粉与环境的接触,同时这 些咪唑类化合物对聚合物又具有一定的成键能 力,使金属银粉与聚合物之间的粘结性能得以 加强,除咪唑类化合物外,再添加些铝酸酯,硼 酸酯等组成复合偶联剂,利用它们之间的协同 效应,提高偶联效果,从而提高银粉与高分子材 料间的亲和性,改善加工性能,提高银色塑料制 品的外观与内在质量 2.4分散层树脂的选择: 该层主要由低分子量聚乙烯,烯烃低聚物 或共聚物的复合物组成,这些高分子分散剂由 于分子量低,加工温度上升能迅速熔融,增加对 经过表面预处理和偶联处理的银粉的润湿和包 覆作用,进一步降低铝银粉的表面能,大大提高 银粉在载体树脂中的分散性,从而避免塑料制 品在成型加工过程中出现的表面粗糙和凹凸现 象,提高塑料制品表面金属光泽值和反光率.但 是低聚物分散剂对银粉用量的比例范围,低聚 物/银粉=0.35,0.65为宜,多次反复实验结 果,认为控制这样比例为宜,低聚物分散剂用量 增加,银粉分散效果愈好,色泽愈均匀.但低聚 物用量过多会在加工过程中起外润滑作用,降 低螺杆的剪切作用,使银色制品质量下降,过多 加入低聚物,还会降低银色塑料制品的尺寸稳 定性,使成品物理一机械性能变差 2.5增混层载体树脂的选择: 银色添加剂母粒的技术关键是如何保证在 塑料成型加工过程中银色添加剂在基体树脂中 的均匀分散,而分散的均匀性与载体树脂的增 混层密切相关,这样要求载体树脂有较高的熔 体流动速率,其MFR值应稍大于基体树脂 MFR值;另外该添加剂母粒为通用型,因而载 体树脂应与它所掺混的基体树脂PE,PP, ]2 PVC,ABS,PS等树脂皆具有结构的一定相似 性,以保证它们之间良好的相容性,选择羧化聚 丙烯,马来酸酐接枝的乙烯改性共聚物的共混 物组成的复合共聚物作载体能够满足使用要 求,该复合共聚物载体熔融流动速率适宜,在熔 融混合过程中能够提供足够的牯附,使银粉添 加剂均匀分散,且使添加剂母粒的力学性能良 好,切粒不掉碴. 2.6其它助剂的应用: 为避免树脂在高温加工过程中的氧化降 解,配方中加入适量抗氧剂A;为提高塑料制品 的表面金属光泽值和反光率,添加光学助剂B. 2.7工艺配方: 该添加剂母粒的原料配方见表1: 表1银色金属感添加剂母粒配方 原辅材料名韩重量 银粉40—4j 复合表面处理剂,复合偶联,分散剂5.5一l4 复合载体树脂25,35 其它助剂适量 2.8工艺加工过程: 银色添加剂母粒工艺加工过程示意图1. 主 图1添加剂母粒加工工艺过程示意图 银粉经砂磨机研磨,600目过筛后,经 NaOH/H:O(50/50)混合液浸蚀,酸洗,风干 后,即用苯骈咪唑,铝硅酸酯组成的复合偶联处 理后,再经捏合机捏合,双辊炼塑,挤出等过程 中一定高温下的多次混合,挤压,剪切等的综合 作用,银粉及其各种助剂终于均匀,细微,稳定 地分散于载体树脂中,形盛了均匀分散的银色 颜料的浓缩体,经切粒机切粒而得到银色添加 剂母粒产品. 3银色添加剂母粒的物理性能: 表2银色添加剂的物理性能 项目名称】添加剂母粒 外观银色,粒状,固体 水分及挥发物音量()0.2,0.39 相对密度1.03,1.10 熔体流动速率(g/lOmin)8.0,100 银粉音量42,45 4.1银色添加剂的加工性能: 为了考察添加剂母粒的加工性能,我们将 银色添加剂加入LDPE树脂中与纯LDPE树 脂作对比,用布拉本达(Brabender)PL一3S型 转矩流变仪测量其加工性能,其结果见图2,3. 5D {0 3t) 螽 20 埘问 miII 图2纯LDPE流变曲线图 由图3可见物料的加工特性,即加入3o 添加剂母粒的LDPE混合料的扭(转)矩曲线 与纯LDPE树脂几乎完全重合,两者的加工性 能完全相同,说明在吹塑银色薄膜的加工过程 中,可以采用与纯LDPE树脂完全相同的工艺 参数,而不会出现加工上的任何困难. 4.2添加剂母粒用于加工吹塑银色PE薄膜 的试验: 袍===圆一圆基怍树脂(LDPE)/'..—————— 配方:(重量)银色母粒:LDPE一3:100 设备:挤出吹塑机组SJ55(L/D=20/I) 表3吹塑成型工艺条件 料筒温度?l螺杆转速牵行速度 I?l-ll机头I(rpm)(cm./s) 13015ol16.l175l165『20~302—2.5 4.3应用性能测试: 4.3.1电镜扫描(日本zsM一35c型) 观察添加剂母粒在聚乙烯中的分散状况 S0 0 30 Z 20 】0 0 图3LDPE+30银色添加剂流变曲线圉 图4银色LDPE薄膜SEM图 13 圉4电镜扫描SEM放大300倍观察银色 添加剂在LDPE银色薄膜中的分散效果.可以 清楚看出铝银粉着色剂作为分散相,可以均匀 地分散于聚乙烯树脂的连续相中.可见银色添 加剂母粒在聚烯烃塑料中分散良好,另外从银 色薄膜外观看,表面光洁,金属折光值高,分散 均匀无色斑. 4.3.2耐迁移性: 经检测,银色LDPE薄膜的耐迁移性?4 级,达到着色包装薄膜和制品的要求. 4.3.3银色薄膜的力学性能: 表4银色LDPE薄膜的力学性能 国家包装袋膜 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 空白聚乙烯钷色PE赓项目名称单位耐试标准 GB4456—84讨脂(实测) 拉伸强度横/纵MPa9.816.S/]5.716.s/17.8GBl042--70 断裂伸长率横/纵9250339/3204331353GB1042—79 直角撕裂强度横/纵KN/m39297.1/891076.4/84.2QB/T一1130—91 从表4可以看出与空白聚乙烯薄膜相比, 银色LDPE薄膜抗张强度,断裂伸长率稍有增 加,而直角撕裂强度稍有下降,综合性能与纯聚 乙烯薄膜相当,达到国家包装袋膜GB一4456 — 84标准. 43.4银色薄膜的一般光学性能: 表5银色LDPE薄膜的光学性能 聚乙烯纯襄乙烯项目}劓试标准 钷色薄膜薄膜 透光率1.393(珂24lO一80 雾度88.3/GB2410—80 光泽值(光泽单位)56.622GB8807—88 从表5可以看出,银色PE薄膜光泽值比 纯PE薄膜高,其提高的幅度为2o,60,另 外银色PE薄膜与纯PE薄膜相比,其雾度大, 透光率小.说明银色薄膜遮盖力好,另外银色薄 膜光泽值高,完全适合包装装璜的需要. 4.3.5助剂对PE银色薄膜光泽值的影响: 银色薄膜的表面光泽值对薄膜的金属感外 观和质地影响甚大,表面光泽值高,金属感就 14 强,反之相反.以下表5列出助剂对银色LDPE 薄膜表面光泽值的影响 表6助剂对银色PE薄膜的光泽值的影响 铝粉未经铝粉经复铝糟经复铝粉经复台 助荆合处理剂合处理剂处理剂+舟 表面处理爰分散剂散剂+光亮 处理剂A处理处理 过 LDPE薄 膜表面光 泽值(光31485065 泽单位) 从表6可以看出铝粉经表面处理后掺混吹 塑银色LDPE薄膜的表面光泽值增加,经复合 处理剂及分散剂复合处理另加光亮剂A的配 方的添加剂母粒,加工成的LDPE银色薄膜的 表面光泽值最高. 4.3.6银色LDPE薄膜的红外光谱; 从圉5图6可以看出,在波数4000到 400cm之间,普通聚乙烯薄膜的红外透过率 为7o一80,而含银色添加剂3N的PE银色 薄膜的红外透过率为1o一2o左右,大大低于 透明PE薄膜.对红外线的屏蔽作用,使得银色 PE薄膜的保温性能优于纯聚乙烯薄膜.PE银 色地膜晚上散热缓慢,保温效果好;而银色膜的 透 光 盘 , 被茹 图5纯LDPE薄膜红外光谱图 披散 图6银色LDPE薄膜红外光谱图 反光性好,连续晴天时棚内温度不致过高,暑天 遮阴,降温有一定效果.经大面积推广应用证 实,银色膜对农作物有一定避蚜防虫作用,因而 银色PE薄膜对促进农作物增产,增收有一定 效果.银色聚烯烃片材用于制造夏天防暑遮阴 窗帘,效果良好. 4.3.7银色PE薄膜的防老化性能 为了检验银色PE薄膜老化性能,我们将 银色PE薄膜,片材与纯PE薄膜,片材一起于 盛暑下进行自然曝晒三个月,曝晒后银色膜的 外观仍然柔软光滑,表面无裂纹,与纯PE薄 膜,片材曝晒样品无甚差别,实验结果证实,银 色PE薄膜,片材无论作为包装装璜材料或农 用地膜,或是作为防暑遮阴的室内窗帘都是可 供选择的较理想的材料. 5结论 (1)银色金属感塑料添加剂所用的原辅材 料均立足国内,生产的银色塑料制品,质量稳 定,效果良好. (2)该添加剂母粒产品具有含银色着色剂 浓度高,添加使用量少等特点,包装装璜效果良 好,受到用户普遍欢迎与好评. (3)添加铝银着色剂制成的膜与传统电 镀,真空镀膜法相比,具有工序简单,投资省,优 化生产环境,降低成本等优点,经济效益和社会 效益显着. (4)作为包装装璜材料,银色塑料薄膜,片 材,制品等方面的应用,都具有十分广阔的应用 前景. 6参考文献 l孙兆周诨,塑料着色的理论与实践.第8章,轻工业 出版社1984.95 2DH.SolomonChemofPiqmandFillers1983.98 3D.DHuang-PolymerPreprints,1988.29(2):159 4日特开昭62--101654 5Z.TadmorJApplPolymei18,1753,1974 6TNak~tsuka.Polym.SeiTechnol(Plenum)27. 1985.60 7色材学会志1977.50(6).681 8PlassticsDesignandProcessing,1980,20(8):44.20 (9):48 9ColorgoInternationalIncUSA产品样本 10世界精细化I 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 t,???ft