2A-1 TAS-2A分散劑在塑料加工中應(yīng)用研究
江蘇技術(shù)師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院 周健
蘇州興泰國光化學(xué)助劑有限公司 孫寅
摘要：TAS-2A分散劑是一種新型的塑料加工助劑，其在塑料加工中具有高效的潤滑、光亮和分散作用。本研究采用該助劑用于功能母粒、無機(jī)高填充改性塑料的生產(chǎn)。研究結(jié)果表明：TAS-2A分散劑能改善塑料色母粒的成型加工性和色母粒的分散性，提高高填充改性塑料的成型加工性和力學(xué)性能。
關(guān)鍵詞：分散劑，光亮度，潤滑性，相溶性
Study on TAS-2A Dispersant Applied in Plastics Process
ZhouJian1SunYin2
(1．The school of Chemistry and Chemical Engineering, Jiangsu Teachers University of Technology, Changzhou 213001，Jiangsu Province，China；2．Xingtai Guoguang Chemical Agent Co. Lit., SuZhou 215132，Jiangsu Province，China)
Abstract: TAS-2A dispersant is the new kind of plastics process agent. It has high effective lubricity, brightness and dispersion ability in plastics process. This agent was used for manufacture of function master batch and inorganic high filled plastics. The research results have shown that TAS-2A dispersant could improve molding process ability and dispersion ability of plastics color master batch, and advance molding process ability and mechanics property of inorganic high filled plastics.
Keys: dispersant, brightness, lubricity, dissolving ability
隨著塑料加工業(yè)的不斷發(fā)展，塑料功能母粒（色母粒、阻燃母粒、抗靜電母粒）應(yīng)用日趨廣泛，各種高填充改性塑料的需要越來越多。因此，提高色母粒的品質(zhì)（分散性、成型加工性）和提高高填充改性塑料加工性和力學(xué)性能非常重要。TAS-2A助劑是一種新型的塑料加工助劑，與聚乙烯臘、EBS等分散劑相比，具有明顯的分散效率高、加工流動性高、熱穩(wěn)定性好、產(chǎn)品表面光澤好使用方便等特點(diǎn)?，F(xiàn)大量被用于高檔功能母粒、改性塑料的生產(chǎn)和加工。其性能已達(dá)到進(jìn)口同類產(chǎn)品的性能，但價格只有進(jìn)口產(chǎn)品的三分之二。
１、實(shí)驗(yàn)過程
1.1 基本原料
TAS-2A分散劑，蘇州興泰國光化學(xué)助劑有限公司；ABS（757），臺灣奇美；鈦白粉（TiO2，902），美國杜邦；低密度聚乙烯LDPE（1C7A），北京燕山石化；聚丙烯（PP，F(xiàn)401），揚(yáng)子石化；PP-R管材專用料：RP-2400（本色），大韓油化工業(yè)株式會社；RA130E（灰色）北歐化工。
1.2 基本設(shè)備
TSE-57雙螺桿擠出機(jī)一臺，南京瑞華機(jī)械電子有限公司；200L高速捏合機(jī)一臺，阜新塑機(jī)廠；BOLE125/80A-1注射機(jī)一臺，寧波天馬塑機(jī)廠；MZ-2054簡支梁沖擊試驗(yàn)機(jī)一臺，江都市明珠實(shí)驗(yàn)機(jī)械廠；WQB-500B型拉力試驗(yàn)機(jī)一臺，江都市明珠實(shí)驗(yàn)機(jī)械廠；分光儀3600D一臺，日本美能達(dá)；XR-400型熔體流動測定儀一臺，吉林大學(xué)科教儀器廠，高分辨光學(xué)顯微鏡E600型，日本尼康公司。
1.3 TAS-2A助劑的基本分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
分散劑TAS—2A為新型改性塑料潤滑劑，它是在國產(chǎn)N，N-亞乙基雙硬脂酰胺（又稱EBS）基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其分子式為：RCONXCH2-CH2NXCOR
式中：X為高級脂肪酸根；R為高級烷烴。
從TAS-2A分散劑分子結(jié)構(gòu)可以看出，由于酯基（RCOO-）極性基團(tuán)和酯基（RCOO-）中的烷基的非極性基團(tuán)引入，使得TAS-2A分散劑的分子極性相對適中，具有一定的表面活性作用，使其既可用于ABS、PVC等極性塑料，又可以用于PE、PP等非極性材料，它在塑料加工過程中既可作為潤滑劑又能作為分散劑[1]。
TAS-2A的基本性質(zhì)是熔點(diǎn)為65℃，閃點(diǎn)275℃，熱失重：250℃時≤1.8；300℃時≤4.8（wt%），不溶于水，乙醇，丙酮，四氯化碳等溶劑，但溶于熱的鹵代烴，耐酸，堿，無毒。
1.4 功能母粒的制備工藝
（1）PP-R管材料專用色母粒制造
基本配方：載體LDPE，25~30份；TAS-2A分散劑，2~5份；顏料，30~70份；抗氧劑，適量。
將按配方稱量好的載體與顏料、分散劑、抗氧劑按一定次序倒入高速捏合機(jī)中進(jìn)行高速混合約20min，通過高速捏合機(jī)產(chǎn)生的摩擦熱使PE發(fā)粘、TAS-2A分散劑在剪切熱的作用下熔化，使顏料均勻地粘附在載體上，出料溫度約100℃。然后用TSE-57雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，擠出料條經(jīng)水槽冷卻、空氣冷卻、引入切粒機(jī)切粒、包裝。
擠出造粒溫度：Ⅰ區(qū)，90~120℃；Ⅱ區(qū)，120~130℃；Ⅲ區(qū)，130~140℃；Ⅳ區(qū)，140~150℃。機(jī)頭：130℃。
（2）ABS白色色母料的制造
基本配方：ABS，30—35份；鈦白粉，60-70份；TAS-2A分散劑，7-10份。
將配方稱量好的載體樹脂ABS與鈦白粉在高速捏合鍋中混合20分鐘，當(dāng)料溫升到90℃時將TAS-2A加入，使鈦白粉均勻地黏附在載體表面，即可出料，冷卻。用TSE-57雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，擠出條料經(jīng)空氣冷卻、引入切粒機(jī)切粒、包裝。
擠出造粒溫度：Ⅰ區(qū)，120~140℃；Ⅱ區(qū)，160~180℃；Ⅲ區(qū)，180~190℃；Ⅳ區(qū)，190~200℃；機(jī)頭，190℃。
（3）PE珠光母粒的制備
基本配方：LDPE，56份；珠光粉，38份；TAS-2A分散劑，6份。
將按配方稱量好的載體樹脂LDPE、TAS-2A分散劑一起倒入高速混合機(jī)中高速混合5-7分鐘，再將珠光粉倒入混合3~4分鐘。注意避免珠光粉加熱時間過長，破壞珠光效果。出料冷卻后，用TSE-57雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，擠出條料經(jīng)水槽冷卻、空氣冷卻、引入切粒機(jī)切粒、包裝。
擠出造粒溫度：Ⅰ區(qū)，90~120℃；Ⅱ區(qū)，120~130℃；Ⅲ區(qū)，130~140℃；Ⅳ區(qū)，140~150℃。機(jī)頭：130℃。
（4）PP阻燃母料的制造
基本配方：LDPE，15-20份；PP，10-8份；TAS-2A分散劑，4-5份；阻燃劑（十溴聯(lián)苯醚與Sb2O3混合物），50-60份。
將按配方稱量好的載體樹脂LDPE、PP，TAS-2A分散劑和阻燃劑一起放在高速捏合機(jī)內(nèi)混合20分鐘，當(dāng)料溫升到95℃-100℃時，TAS-2A分散劑受高速剪切熱完全熔化，阻燃劑均勻地黏附在載體表面，即可出料，然后用TSE-57雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出，擠出條料經(jīng)水槽冷卻、空氣冷卻、引入切粒機(jī)切粒、包裝。
擠出造粒溫度：Ⅰ區(qū)，90~120℃；Ⅱ區(qū)，120~130℃；Ⅲ區(qū)，130~140℃；Ⅳ區(qū)，140~150℃，機(jī)頭：130℃。
1．5高填充改性PP塑料的制備工藝
TAS-2A分散劑可作為表面活性劑對填充料進(jìn)行表面處理，以改善無機(jī)填料與有機(jī)高分子材料的界面結(jié)合力，提高無機(jī)填充改性塑料的力學(xué)性能、成型加工性能和制品的表面光澤。以高光澤無機(jī)填充共混聚丙烯改性塑料為例：
基本配方：PP，100份；POE樹脂，5份；抗氧劑1010，0.1份；抗氧劑168，0.1份；降溫母料，3份；鈦白粉，3份；滑石粉，40份；成核劑，微量；TAS-2A分散劑，1-1.5%
將按配方稱量好的各種物料放入高速混合機(jī)中進(jìn)行高速混合20分鐘，出料冷卻后用雙螺桿擠出機(jī)造粒。物料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融塑化擠出，經(jīng)水槽、空氣冷卻，引入切粒機(jī)切粒包裝。
擠出造粒溫度：Ⅰ區(qū)，120~140℃；Ⅱ區(qū)，160~180℃；Ⅲ區(qū)，180~200℃；Ⅳ區(qū)，200~210℃。機(jī)頭：200℃。
2．結(jié)果與討論
2．1 PP-R管材料專用色母粒的應(yīng)用性能
本研究制備了四種顏色的PP-R管材料專用色母粒，分別與本色PP-R專用料RP-2400進(jìn)行混合，觀察其力學(xué)性能、總色差與進(jìn)口灰色PP-R專用料RA130E（灰色）力學(xué)性能、總色差的比較。物料配比見表一，力學(xué)性能和總色差結(jié)果見表二。
表1試樣配方
Tab 1 The sample formulation
|
編號 |
配方 |
|
1 |
純RP130E（灰色） |
表2PP-R專用料綜合性能
Tab 2The synthesis property used PP-R expert material
由表2可見，TAS-2A分散劑用于PP-R管材專用色母粒生產(chǎn)后，對色母粒在PP-R管材中的使用不會產(chǎn)生不利影響，對材料的力學(xué)性能有所提高。 表3 ABS白色母粒和PE珠光母粒性能 Tab 3 The property of ABS white master batch and PE pearl master batch
2．2ABS、PE珠光母粒的基本性能
TAS-2A分散劑用于ABS白色母粒和PE珠光母粒制造，得到的色母粒的性能見表3。
注：ABS白色母粒MFR測定條件：溫度230℃，負(fù)載5000g；PE珠光母粒MFR測定條件：溫度190℃，負(fù)載2160g。
由表3可見，TAS-2A分散劑在色母粒的制造中，能得到流動性較高的色母粒，有利于色母粒在基料中的均勻分散。因此TAS-2A分散劑可用于要求流動性高的色母粒生產(chǎn)。如流延色母粒、大型、結(jié)構(gòu)復(fù)雜注射制品生產(chǎn)使用的色母粒制造。
2.3 PP阻燃母粒的基本性能
PP阻燃母粒按GB3682-83標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行熔體流動速率測試，測試溫度；190℃，負(fù)荷：2160g；測得MFR 18（g/10min）。將PP：PP阻燃母粒以9：1配方混合后注射成型，其樣品表面光亮，色澤均勻，無條紋。按GB2460-80標(biāo)準(zhǔn)測試，其氧指數(shù)達(dá)到27。
.4 高填充改性PP塑料的基本性能
本研究做了兩組實(shí)驗(yàn)，一組改性PP不加TAS-2A分散劑，另一組填加1.5%（重量百分比）TAS-2A分散劑，比較兩組材料的性能，見表4。
表4 改性PP塑料性能
Tab 4 The property of modified PP plastics
由表4可見，TAS-2A分散劑在高填充改性PP塑料中，不僅能提高制品的表面光潔度，而且能提高制品的力學(xué)性能。
2.5 TAS-2A分散劑與不同品種潤滑劑的性能比較
將相同比例的聚丙烯與無機(jī)物混合分別加入1.5%（WT）不同品種的潤滑劑擠出造粒，測試結(jié)果見表5。
表5 TAS-2A分散劑與幾種不同潤滑劑性能結(jié)果比較
Tab 5The compares property result of TAS-2A dispersant with different kinds of dispersant
由表5可見，TAS-2A 分散劑與其它幾種潤滑劑相比，能明顯降低PP塑料熔體的扭距，提高制品的表面光澤。
3．結(jié)論
TAS-2A 分散劑在塑料母粒和阻燃母粒的制造中，能很好地分散顏料和阻燃劑，提高塑料母粒和阻燃母粒在使用過程中的流動性和成型加工性；在高填充改性PP塑料制造中，提高高填充改性PP塑料的表面光澤和力學(xué)性能；與其它塑料潤滑劑相比，具有更低的熔體扭距和更高的表面光澤性。
參考文獻(xiàn)
1．周健.改性EBS類潤滑劑在塑料母粒制造中的應(yīng)用研究.現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用,1999,11(6)：35-37.
作者簡介：周?。?959-），男，副教授，從事高分子材料改性與加工的教學(xué)與研究工作。
聯(lián)系人：周健
聯(lián)系電話：13961136606，（0519）6999826
聯(lián)系地址：江蘇省常州市育英路2號江蘇技術(shù)師范學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院
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