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钛白粉在塑料中的应用性能分析

中国水暖配件2018-05-07 来源:钛白视界

  塑料工业作为钛白粉的第二大用户,是近几年增长最快的领域,年均增长率6%。全世界500余个钛白粉牌号中,有50多个牌号是属于塑料专用的。钛白粉在塑料制品中的应用,除了利用它的高遮盖力、高消色力及其他颜料性能外,它还能提高塑料制品的耐热、耐光、耐候性能,使塑料制品免受UV光的侵袭,改善塑料制品的机械性能和电性能。

  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颜料体积浓度,加上它遮盖力高,着色力强,一般用量只有3%~5%。几乎所有热固性和热塑性的塑料中都使用它,如聚烯烃类(主要是低密度的聚乙烯)、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯等,它既可以与树脂干粉混合,也可以与含增塑剂的液体相混合,还有一些是把钛白粉先加工成色母粒后在使用。

  钛白粉在塑料工业和色母行业中具体应用分析

  大多数塑料用钛白粉粒径都较细,通常涂料用钛白粉的粒径为0.2~0.4μm,而塑料用钛白粉的粒径为0.15~0.3μm,这样可以获得兰色底相,对大多数带黄相的树脂或易泛黄的树脂有遮蔽作用。

  普通型塑料用钛白粉一般不经过表面处理,因为采用常规的水合氧化铝这类无机物包膜的钛白粉,在相对湿度60%时,其吸附平衡水在1%左右,当塑料在高温挤出加工时,水分蒸发会导致光滑的塑料表面出现气孔,这种未经无机物包膜的钛白粉,一般都要经过有机表面处理(多元醇、硅烷或硅氧烷),因为塑料用钛白粉与涂料用钛白粉不同,前者是在低极性的树脂中,通过剪切力加工混合,有机表面处理后的钛白粉,在适当的机械剪切力下,就能比较好地分散。

  随着塑料制品应用范围的不断扩大,许多外用塑料制品,如塑料门窗、建筑材料等室外用塑料产品,对耐候性也有很高的要求,除了必须使用金红石钛白粉外,还需要进行表面处理,这种表面处理一般不加锌,只加硅、铝、锆等。硅具有亲水去湿作用,可防止塑料高温挤出时因水分蒸发而产生气孔,但这些表面处理剂的量一般不太多。

  塑料的组成包括树脂、填料、增塑剂及其他助剂(如着色剂、防老剂、阻燃剂等),按产品加工方式可分为塑料薄膜的挤出吹塑成型工艺、塑料板材的挤出成型工艺和塑料注射成型工艺,例如:

  塑料薄膜的挤出吹塑成型工艺:

  树脂、填料、助剂制母粒配料(母粒加树脂)吹膜塑料薄膜

  该工艺采用的主要设备有双辊开炼机、吹膜机等。

  塑料注射成型工艺包括塑化、注射和模塑冷却三个阶段,常用设备有栓塞式注射机、螺杆式注射机等。

  塑料制品对钛白质量要求是:

  遮盖力:遮盖力好的钛白,生产出来的塑料制品更轻更薄;

  白度:决定浅色或白色塑料制品的外观;

  分散性:影响塑料制品生产成本,分散不好的钛白在塑料制品中会影响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门窗等必须保证钛白的耐候性能。

  色母粒

  塑料色母粒是一种高浓缩、高效能的颜色配置品,即颜料以超常浓度均匀分布在载体树脂中,并形成一定粒径的颗粒。它主要由核心层(颜料)、偶联层(偶联剂或表面活性剂)、分散层(润滑剂或分散剂)、增混层(载体树脂)等组成,在塑料中作为染色剂使用,广泛用于吹膜、注塑、热压、注塑等塑料制品的生产,色母粒着色效果优越,使用方便,节约能源,使用时无粉尘和污水,因此备受用户的青睐。色母粒的发展速度很快,加之色母粒生产工艺简单,投资少目前国内的色母粒厂数以百计,生产规模、技术水平参差不齐,小的年产几十吨,大的上万吨,产品竞争日趋激烈,生产企业利润呈下降趋势,多数色母粒产品的质量低下。据不完全统计,用于色母粒生产的钛白每年2~3万吨,所使用的金红石分为高中低三档,高档的使用进口金红石,中档的使用国产金红石,低档的使用国产锐钛型钛白。中国最大的色目粒生产公司惠州太阳神化工,使用进口钛白生产的色母粒主要用于出口,使用国产钛白生产的色母粒满足国内市场。由于竞争激烈,使用锐钛型钛白的色母粒还有增加的趋势。

  色母粒可用于对聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和ABS塑料配色。其主要成分有颜料、树脂、分散剂、体积颜料、荧光增白剂、抗氧剂、抗紫外线剂、抗静电剂、增韧剂、光亮剂等,钛白粉在其中作为白色颜料使用,具有无毒、化学性质稳定、遮盖力高、分散性好等优点。

  色母粒生产工艺有几种,典型的如:颜料、树脂、分散剂、体积颜料、其他助剂高速搅拌机、双螺杆机挤出色母粒。

  色母粒是作为工业原料,性能优劣通常是在后续产品应用中表现出来(如吹膜或注塑),因此,钛白在色目粒中的性能也主要体现在色母粒的应用过程中。主要体现在以下几个方面:

  1)钛白的着色能力:决定相同塑料制品颜色使用的钛白量;

  2)钛白的白度:决定钛白含量相同的浅色(白色)塑料制品的外观;

  3)钛白的分散性:影响色目粒生产成本和塑料制品的外观、光泽等指标;

  4)钛白的加工性能:影响色母粒生产成本。

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