A-1 分散劑TAS-A在塑料著色中的應(yīng)用
分散劑TAS-A在塑料著色中的應(yīng)用研究 編號(hào)：2A-6
周健 江蘇技術(shù)師范學(xué)院應(yīng)用材料研究所 213001
萬林慶 常州改性塑料廠有限公司 213002
侯元春 蘇州興泰國(guó)光化學(xué)助劑有限公司215132
摘要：本文采用塑料分散劑TAS-A與顏料共混應(yīng)用于聚丙烯塑料著色。敘述了分散劑在塑料著色中的基本機(jī)理。通過分散劑TAS-A用量變化，觀察顏料對(duì)聚丙烯塑料著色效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，塑料分散劑TAS-A可部分取代顏料，降低顏料用量，降低塑料著色成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)有利于顏料均勻分散于塑料中，提高塑料制品的外觀質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：顏料 分散劑 塑料 聚丙烯
由于塑料材料具有許多優(yōu)越的獨(dú)特性能，因此其用途日益廣泛。根據(jù)塑料制品的用途不同，塑料制品常常需要賦予各種不同的顏色，塑料通過著色可以滿足塑料制品不同用途的需要。采用塑料分散劑與顏料進(jìn)行機(jī)械混合，對(duì)顏料在塑料中均勻分散和制品外觀質(zhì)量提高非常重要。筆者采用塑料分散劑TAS-A與常用的幾種顏料進(jìn)行機(jī)械混合，分別用于聚丙烯塑料進(jìn)行著色處理，按照GB250-1995（評(píng)定變色用灰色樣卡）和GB7921（均勻色空間和色差公式）分別測(cè)定著色塑料的變色程度和著色塑料的總色差。
1．實(shí)驗(yàn)部分
1．1基本原料
聚炳烯（pp）F401，齊魯石化公司；分散劑TAS-A ，蘇州興泰國(guó)光化學(xué)助劑有限公司；鐵藍(lán) 103,山東蓬萊新光顏料化工有限公司；4382酞青藍(lán)BGS,常熟萬佳顏料廠；永固紫RL, 南通龍騰化工有限公司；5319酞青綠G,常熟萬佳顏料廠；耐曬紅BBM, 杭州百合化工有限公司；永固紅F3RK,杭州百合化工有限公司。
1． 2主要設(shè)備及儀器
高速混合機(jī)，SHR-10A，張家港市意利機(jī)械有限公司；擠出機(jī)SJ-45B，上海擠出機(jī)廠；注塑機(jī)BOLE125/80A-I，寧波雙馬機(jī)械廠；分光光度計(jì)Minolta-3600d，日本；高分辨光學(xué)顯微鏡E600型，日本尼康公司
1．3 塑料色板加工
分散劑TSA-A與顏料機(jī)械混合：將分散劑TAS-A與選定顏料按不同的配比進(jìn)行機(jī)械混合，使分散劑均勻地分散于顏料中。
塑料色板加工：將分散劑與顏料混合物按不同的比例與PP在高速捏合機(jī)中進(jìn)行共混，用該共混料用單螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到著色PP粒料。將著色PP粒料放入注射成型機(jī)成型塑料色板（5cm×9cm）。
擠出造粒工藝參數(shù)：Ⅰ區(qū)：85~100℃，Ⅱ區(qū)：160~180℃，Ⅲ區(qū)：180~200℃。Ⅳ區(qū)：190~200℃。
螺桿轉(zhuǎn)速：40～60r/min。
注射工藝參數(shù)：
注射溫度：Ⅰ區(qū)：85~100℃，Ⅱ區(qū)：160~180℃，Ⅲ區(qū)：180~200℃。
注射壓力：6~7MPa。
1．4 塑料色板測(cè)試項(xiàng)目及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)
1．4．1 塑料色板變色程度的測(cè)定：按GB250-1995《評(píng)定變色用灰色樣卡》測(cè)定。
1．4．2 塑料色板總色差的測(cè)定：按GB7921-1997《均勻色空間和色差公式》測(cè)定。
1．5 分散劑TSA-A在顏料分散于塑料中的基本原理
根據(jù)德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（German Standard Organization）命名法，將顏料顆粒狀態(tài)可分為：原生顆粒（Primary Particle）、凝聚體（aggregates）和團(tuán)聚體（agglomerates）。原生顆粒以單晶微粒存在，為原料的最小結(jié)構(gòu)單元，凝聚體由原生顆粒表面彼此吸附而成，是界面相鄰的單晶微粒的組成物,團(tuán)聚體由原生顆?；蚰垠w疏松的組合，或者是這兩者在邊、角上相互吸附而成的混合物。顏料顆粒的大小對(duì)塑料著色效果具有決定性意義，只有將顏料顆粒粉碎成凝聚體大小時(shí)，才能提高著色強(qiáng)度、色調(diào)、光澤、遮蓋力等[1]。
分散劑TAS-A與顏料混合，通過物理作用可降低顏料凝聚體間的化學(xué)作用和物理作用，減少顏料團(tuán)聚體的形式存在。分散劑TAS-A具有表面活性劑的作用，其分子由親水性極性基團(tuán)（酰氨基-CONH-、酯基-COO-）和親油性的非極性基團(tuán)（脂肪鏈R）兩部分組成。分散劑TAS-A的熔點(diǎn)為67℃，在塑料成型加工溫度下熔化后能均勻地包覆在顏料顆粒的表面，降低顏料顆粒的表面張力，有助于顏料分散體系的穩(wěn)定，保證顏料顆粒在塑料中充分發(fā)揮著色作用[2]。
2．結(jié)果與討論
配方中，未加分散劑TSA-A的塑料色板作為標(biāo)樣，加分散劑TSA-A的塑料色板與之對(duì)比，按照GB250-1995（平定變色用灰色樣卡）和GB7921（均勻色空間和色差公式）分別測(cè)定著色塑料的變色程度和著色塑料的總色差。 2．2測(cè)試結(jié)果 按上述配方和塑料色板制作過程，制得18種塑料色板。按照國(guó)際照明協(xié)會(huì)制定的統(tǒng)一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（CIE顏色系統(tǒng)）——L*a*b*色空間，測(cè)試塑料色板的變色程度和總色差。 2．2．1鐵藍(lán)103色板測(cè)試結(jié)果 該色板為接受標(biāo)準(zhǔn)（CIELAB-D65/10）。
2．3 分散劑TAS-A對(duì)上述幾種顏料在塑料PP著色中的影響
由表2至表13中的ΔH*、Δc*、Δa*、Δb*數(shù)據(jù)可見，當(dāng)分散劑TAS
-A替代顏料的8%和10%時(shí)，對(duì)著色塑料的彩度Δc*、色相角ΔH*有所不同程度的增加。這可能是由于分散劑TAS-A對(duì)塑料制品有增加表面光澤的作用，通過光學(xué)作用，而產(chǎn)生較強(qiáng)的光反射作用。但分散劑TAS-A取代部分顏料后，對(duì)多數(shù)塑料著色制品的明度ΔL* 稍有下降。由于分散劑TAS-A的價(jià)格與一般顏料相比低50~90%，所以分散劑TAS-A取代部分顏料后，可明顯降低顏料的使用成本提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)可以提高塑料制品的外觀質(zhì)量。
2．4 分散劑TAS-A在著色塑料中的微觀結(jié)構(gòu)分析
本次實(shí)驗(yàn)分散劑和顏料總量為0.5%,分散劑TAS-A與顏料配比分別按0∶100、8∶92、10∶90的比例配合，分別制作實(shí)驗(yàn)配方表一中六種顏料的塑料色板，使用高分辨光學(xué)顯微鏡觀察和定性各色板的微觀結(jié)構(gòu)。
a-10#配方試樣；b—11#配方試樣；c—12##配方試樣
圖3分散劑TAS-A和酞青綠G配合著色PP試樣微觀結(jié)構(gòu)照片
由圖1、圖2、圖3可見，分散劑TAS-A分別與顏料永固紫、酞青藍(lán)、酞青綠按上述比例混合后著色PP塑料，隨著分散劑TAS-A用量的增大，PP著色塑料的微觀結(jié)構(gòu)明顯好轉(zhuǎn)，顏料團(tuán)聚結(jié)構(gòu)明顯減少，著色混合結(jié)構(gòu)趨于均一。分散劑TAS-A與鐵藍(lán)103、耐曬紅BBN、永固紅F3RK混合后著色PP塑料也有同樣效果。
3.結(jié)論
1. 分散劑TAS-A與顏料配合使用，能降低顏料用量，同時(shí)提高著色塑料制品的鮮艷程度，降低塑料著色成本。分散劑TAS-A與顏料比為（8~10）：（90~92）。
2. 分散劑TAS-A與顏料并用，有利于顏料以凝聚體狀態(tài)均勻分散于塑料制品，使塑料著色混合結(jié)構(gòu)更加均一。
3. 分散劑T
