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鈦白粉在塑料中的應用性能分析
來源:非礦院 2018-05-10 11:14  點擊:
  
塑料工業作為鈦白粉的第二大用戶,是近幾年增長最快的領域,年均增長率6%。全世界500余個鈦白粉牌號中,有50多個牌號是屬于塑料專用的。鈦白粉在塑料制品中的應用,除了利用它的高遮蓋力、高消色力及其他顏料性能外,它還能提高塑料制品的耐熱、耐光、耐候性能,使塑料制品免受UV光的侵襲,改善塑料制品的機械性能和電性能。
 
由于塑料制品比油漆和油墨的涂膜厚得多,因此它不需要太高的顏料體積濃度,加上它遮蓋力高,著色力強,一般用量只有3%~5%。幾乎所有熱固性和熱塑性的塑料中都使用它,如聚烯烴類(主要是低密度的聚乙烯)、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯等,它既可以與樹脂干粉混合,也可以與含增塑劑的液體相混合,還有一些是把鈦白粉先加工成色母粒后在使用。
 
鈦白粉在塑料工業和色母行業中具體應用分析
 
大多數塑料用鈦白粉粒徑都較細,通常涂料用鈦白粉的粒徑為0.2~0.4μm,而塑料用鈦白粉的粒徑為0.15~0.3μm,這樣可以獲得蘭色底相,對大多數帶黃相的樹脂或易泛黃的樹脂有遮蔽作用。
 
普通型塑料用鈦白粉一般不經過表面處理,因為采用常規的水合氧化鋁這類無機物包膜的鈦白粉,在相對濕度60%時,其吸附平衡水在1%左右,當塑料在高溫擠出加工時,水分蒸發會導致光滑的塑料表面出現氣孔,這種未經無機物包膜的鈦白粉,一般都要經過有機表面處理(多元醇、硅烷或硅氧烷),因為塑料用鈦白粉與涂料用鈦白粉不同,前者是在低極性的樹脂中,通過剪切力加工混合,有機表面處理后的鈦白粉,在適當的機械剪切力下,就能比較好地分散。
 
隨著塑料制品應用范圍的不斷擴大,許多外用塑料制品,如塑料門窗、建筑材料等室外用塑料產品,對耐候性也有很高的要求,除了必須使用金紅石鈦白粉外,還需要進行表面處理,這種表面處理一般不加鋅,只加硅、鋁、鋯等。硅具有親水去濕作用,可防止塑料高溫擠出時因水分蒸發而產生氣孔,但這些表面處理劑的量一般不太多。
 
塑料的組成包括樹脂、填料、增塑劑及其他助劑(如著色劑、防老劑、阻燃劑等),按產品加工方式可分為塑料薄膜的擠出吹塑成型工藝、塑料板材的擠出成型工藝和塑料注射成型工藝,例如:
 
塑料薄膜的擠出吹塑成型工藝:
 
樹脂、填料、助劑制母粒配料(母粒加樹脂)吹膜塑料薄膜
 
該工藝采用的主要設備有雙輥開煉機、吹膜機等。
 
塑料注射成型工藝包括塑化、注射和模塑冷卻三個階段,常用設備有栓塞式注射機、螺桿式注射機等。
 
塑料制品對鈦白質量要求是:
 
遮蓋力:遮蓋力好的鈦白,生產出來的塑料制品更輕更薄;
 
白度:決定淺色或白色塑料制品的外觀;
 
分散性:影響塑料制品生產成本,分散不好的鈦白在塑料制品中會影響制品的光滑度和光亮度;
 
耐候性:室外使用的塑料制品以及塑料門窗等必須保證鈦白的耐候性能。
 
色母粒
 
塑料色母粒是一種高濃縮、高效能的顏色配置品,即顏料以超常濃度均勻分布在載體樹脂中,并形成一定粒徑的顆粒。它主要由核心層(顏料)、偶聯層(偶聯劑或表面活性劑)、分散層(潤滑劑或分散劑)、增混層(載體樹脂)等組成,在塑料中作為染色劑使用,廣泛用于吹膜、注塑、熱壓、注塑等塑料制品的生產,色母粒著色效果優越,使用方便,節約能源,使用時無粉塵和污水,因此備受用戶的青睞。色母粒的發展速度很快,加之色母粒生產工藝簡單,投資少目前國內的色母粒廠數以百計,生產規模、技術水平參差不齊,小的年產幾十噸,大的上萬噸,產品競爭日趨激烈,生產企業利潤呈下降趨勢,多數色母粒產品的質量低下。據不完全統計,用于色母粒生產的鈦白每年2~3萬噸,所使用的金紅石分為高中低三檔,高檔的使用進口金紅石,中檔的使用國產金紅石,低檔的使用國產銳鈦型鈦白。中國最大的色目粒生產公司惠州太陽神化工,使用進口鈦白生產的色母粒主要用于出口,使用國產鈦白生產的色母粒滿足國內市場。由于競爭激烈,使用銳鈦型鈦白的色母粒還有增加的趨勢。
 
色母粒可用于對聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和ABS塑料配色。其主要成分有顏料、樹脂、分散劑、體積顏料、熒光增白劑、抗氧劑、抗紫外線劑、抗靜電劑、增韌劑、光亮劑等,鈦白粉在其中作為白色顏料使用,具有無毒、化學性質穩定、遮蓋力高、分散性好等優點。
 
色母粒生產工藝有幾種,典型的如:顏料、樹脂、分散劑、體積顏料、其他助劑高速攪拌機、雙螺桿機擠出色母粒。
 
色母粒是作為工業原料,性能優劣通常是在后續產品應用中表現出來(如吹膜或注塑),因此,鈦白在色目粒中的性能也主要體現在色母粒的應用過程中。主要體現在以下幾個方面:
 
1)鈦白的著色能力:決定相同塑料制品顏色使用的鈦白量;
 
2)鈦白的白度:決定鈦白含量相同的淺色(白色)塑料制品的外觀;
 
3)鈦白的分散性:影響色目粒生產成本和塑料制品的外觀、光澤等指標;
 
4)鈦白的加工性能:影響色母粒生產成本。


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