文章編號(hào):1005-3360(2009)11005305納米硫酸鋇對(duì)高濃度聚烯烴色母粒色彩性能的影響Effect of Nano-BaSO4 on Color Properties of High ConcentrationPolyolefine masterbatch武鵬郭婷,喬輝,吳立峰劉建勝2 Wu Peng’, Guo Ting, Qiao Hui, Wu Lifeng', Liu Jiansheng2京化工大學(xué)材料科學(xué)與工程lege of Materials Science and Engineenng. Beyrng University of Chemical Technology. Bejing 100029. China2. Shanghai JECO Pigment (Group) Co. Ltd. Shanghal 201209, China將納米Baso加入到額料的漿料中進(jìn)行充分?jǐn)嚢韪杀?制備成高濃度聚烯烴色母粒。利用測(cè)色儀測(cè)定色母粒制成的薄膜和樣板制品的著色力和遽力,研究其對(duì)色母粒色彩性能的影響。結(jié)果表明:在不改變被著色制品色彩性能的前提下,納米BaSO4可以譬代部分顏料,代最大比例可達(dá)到30%。在色母粒濃度為50%時(shí),納米BaSO替代顏料的效果最好。當(dāng)納米BaSO替代比例為20%時(shí),所得制品的色彩性能與純PB15:3藍(lán)顧料色母粒最為接近Abstract: The high concentration polyolefine masterbatch was prepared by adding Nano-BaSo into theslurry of pigment, stirring fully and drying. The effect of nano-Basoa on the color properties ofpolyolefine masterbatch was studied through the coloring strength and covering power measuredby color photometer of the membrane and template product made of color masterbatch. Theresults showed that under the prerequisite of constant color properties of colored productswithout affecting the properites of the product, nano- Baso, could be used as a substituteof partial pigment, and the maximum proportion is up to 30%. when the concentration of20%, the color properties were nearly the same as pure polyolefine masterbatch nano-BaSo, wasmasterbatch was 50%, the substitute effect was optimal; and when the dosage of關(guān)鍵詞:聚烯烴;納米硫酸鋇色母粒;分散性中圖分類號(hào):TQ325.1·文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:Ae Key words: Polyolefine; Nano-BaSO4: Masterbatch; Dispersion色母粒亦稱顏料濃縮物是目前塑料著色最常11原料用的物料。色母粒是將顏料按20%~80%比例經(jīng)研磨或雙螺杄擠岀均勻地分散到樹脂中而制得的顏低密度聚乙烯LDPE),F7B,北京燕化石油色顆粒叫。制備高濃度色母粒時(shí),必須保證顏料具化工股份有限公司有較好的分散性聚丙烯(PP),K1008,北京燕化石油化工股份據(jù)文獻(xiàn)2“報(bào)道在顏料為干粉狀態(tài)下混入納米:有限公司BaSO4納米CaCO3制成低濃度色母粒(顏料濃度為;聚乙烯蠟LPE4F],北京化工大學(xué)精細(xì)化工廠;20%),納米BaSO4、納米CaCO替代部分顏料后不:納米BaSO,Cmb-600,上海安億納米材料有限會(huì)影響被著色制品的色彩性能,并可以提高顏料的:公司分散性。有機(jī)藍(lán)顏料,CIPB15:3,上海捷虹顏料化工本實(shí)驗(yàn)將納米BaSO加入到漿料狀態(tài)的顏料集團(tuán)工貿(mào)發(fā)展有限公司中進(jìn)行混合將該預(yù)混合好的顏料制備成高濃度色1.2主要似凸各母粒硏究了在這種濕法混合工藝下,納米BaSO2對(duì)中國(guó)煤化工高濃度聚烯烴色母粒色彩性能的影響。CNMHG膠機(jī)械廠擠出吹膜機(jī)組,PID651,德國(guó) Brabender公司實(shí)驗(yàn)部分注射機(jī),JPH0,廣東泓利機(jī)器有限公司;毫悟把070分光光度計(jì),722,上海精密儀器廠測(cè)試;并直接用注射樣板在測(cè)色儀上進(jìn)行著色力、積分球式測(cè)色儀, Color i5,愛色麗有限公司反射率測(cè)試。1.3實(shí)驗(yàn)步驟2結(jié)果與討論首先,將納米BaSO按照色母粒配方(表1)定量加入到顏料的漿料中高速攪拌1h,經(jīng)抽濾干燥后色彩性能是色母粒有別于其他功能母粒最重粉碎,用于制備高濃度聚烯烴色母粒。色母粒的制:要的性能可以通過(guò)研究其制品的遮蓋力、反射率備實(shí)驗(yàn)工藝流程如圖1所示。L、a、b‘值及色差等指標(biāo)對(duì)色彩性能做出較為全載體樹脂擠出吹膜→遮蓋力面的評(píng)價(jià)圓料十區(qū)輥造注射樣板→色彩性21納米BaSO對(duì)溥膜透光率的影響份散劑▲田1色母粒制備工藝流透光率反映薄膜的透光能力透光率越大薄Fig. 1 The process of preparaton of color masterbatch膜的透光能力越強(qiáng),薄膜中顏料的遮蓋力就越低。用雙輥塑煉機(jī)將含有不同比例納米BaSO的氵薄膜的透光率越小薄膜中顏料的遮蓋力就越好。顏料按配方制備色母粒。雙輥塑煉機(jī)溫度保持:圖2為不同比例納米BSO替代顏料制成薄膜的透在105℃左右,首先加入載體樹脂混合2~3min,均光率。勻分散后加入分散劑,混合3min左右,加入顏料,8min左右后收料并用剪刀將物料剪成粒狀制得氵色母粒。其中色母粒中顏料和BaSO的總含量為40%(1)和50%(2)。具體配方如表所示▲豪1制備色母粒實(shí)驗(yàn)配方Tab. 1 The formula of preparation of color masterbatch分散劑顏料Bas050400450500506006070波長(zhǎng)/m00000000862080502468(a)1配方00000400004000125(b)2配方1一不加BaSO:2替代10%:3替代20%:4—替代30%▲圖2不同比例納米BaSO管代服料對(duì)原透光率的影響注:用納米BaSO分別替代5%、10%、15%、20%、25%、30%的顏料ig. 2 The effect of different ratio nano-Baso, on the hght transmittance將制好的色母粒分別加入到150gPE中吹膜,由圖(a)可以看出,納米BaSO替代比例為使薄膜中顏料和納米BaSO4總含量為1%10%的薄膜透光率略低于純PB15:3藍(lán)膜的透光率,將制好的色母粒分別加入到150gPP中注射樣:其他比例均高于PB5:3藍(lán)膜的透光率板使樣板中顏料和納米BaSO總含量為04%。中國(guó)煤化工比例為30%薄膜透14性能測(cè)試光CNMHG率其他替代比例下膜透光率均低十純PB5:3膜的透光率用分光光度計(jì)對(duì)吹塑薄膜進(jìn)行透光率、遮蓋率22納米BaSO4對(duì)薄膜遮蓋力的影響B(tài)aSO的加入可以有效地改善色母粒中顏料的分:散性,從而使薄膜的透光率下降,光密度值提髙。對(duì)制備色母粒而言顏料分散的均勻度是影響遮蓋力的主要因素。用納米BaSO2按不同比例代:23納米BaSO2對(duì)注射樣板反射率的影響替顏料制成母粒然后吹膜測(cè)定薄膜的透射率,并圖4為不同比例納米BaSO注射樣板的反射率換算成標(biāo)準(zhǔn)膜厚(0.02mm)的光密度值。用光密度:曲線。由圖4()可以看出在色母粒濃度為40%,納值可以表征遮蓋力的大小也從另一個(gè)角度反映廣、米BaSO替代比例為109時(shí),樣板的反射率曲線與混合顏料的分散情況。顏料分散越均勻、粒子越細(xì):純PB15:3樣板反射率曲線最為接近。由圖4(b)可以小,光密度值越大反之越小?？闯?在色母粒濃度為50%時(shí),納米BaSO不同替代圖3為在最大吸收波長(zhǎng)62mm下,不同比例納;比例下樣板的反射率曲線與純PB:3樣板反射率米BaSO替代顏料薄膜的光密度值曲線的重合性最好。當(dāng)替代比例為20%時(shí),樣板的反射率曲線與純PB15:3樣板反射率曲線最為接近。101522530納米BaSO替代比例%■一色母粒濃度40%·一色母粒濃度50%▲圖3不同比例納米BaSO代服料對(duì)晨遙薹力的影響(a)"配方Fig 3 The effect of different ratio nano-Baso, on the covering power of由圖3可以看出,在色母粒濃度為40%時(shí),不同比例納米BaSO薄膜與純PBI5:3藍(lán)膜的光密度值比較接近。替代比例為5%、10%時(shí),光密度值還有定程度的提高。在色母粒濃度為50%時(shí),除替代比例為30%,在其他不同的替代比例下薄膜的光密度值與純PB15:3藍(lán)膜相比均有不同程度的提高b)2配方替代比例為15%時(shí),薄膜透光率的光密度值為純1—不加BaSO:2-替代10%:3一替代20%:4—替代30%▲4不同比例納米BaSO警代顏料對(duì)樣板反射率的影響PB15:3藍(lán)膜光密度值的3倍。Fig 4 The efect of different rato nano BasO. onthe reflectivity of template實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明添加一定量的納米BaSO會(huì)使由色彩理論可知每種顏色都有特定的反射率制品的遮蓋力有所提高使得薄膜的透光率降低,;曲線與之對(duì)應(yīng)。如果反射率整體提高表明該顏色光密度值提高。這說(shuō)明在色母粒中加人納米BaSO4;明度提高,即顏色變淺。由圖4可知,納米BaSO2的后,可以有效提高顏料的分散性。這可能是由于納:加入并沒(méi)有改變反射率曲線的基本形狀,也沒(méi)有使米BaSO的加入增加了母粒體系的黏度增大了傳:反射率大幅提高。表明納米BaSO的加入沒(méi)有改遞到顏料團(tuán)聚體的剪切力,從而有利于顏料團(tuán)聚氵變色母粒對(duì)制品的著色效果。這是因?yàn)殡m然納米體的破碎。其次,與顏料團(tuán)聚體相比納米BSO4:BaSO替代部分顏料加入到色母粒體系中,使得顏粒子較硬。色母粒體系在受到混煉加工時(shí),硬質(zhì)納}料的體積分?jǐn)?shù)降低但納米BaSO對(duì)體系中顏料粒米BaSO粒子對(duì)顏料團(tuán)聚體起到研磨和沖擊作用,子起γ凵中國(guó)煤化工的團(tuán)聚,一定程促使其破碎細(xì)化;并且對(duì)于破碎細(xì)化后的顏料粒子氵度上引CNMHG系中的顏料有效而言母粒體系中的納米BaSO粒子起到一種阻擋濃度并未降低,色母粒對(duì)塑料制品的著色效果沒(méi)有與隔絕作用,能有效防止其重新聚集。因此,納米:受到影響24納米BaSO對(duì)注射樣板色彩性能的影響顏料的著色效果。241對(duì)L、a、b值的影響242對(duì)樣板色差△E的影響CEab色空間是由、a和構(gòu)成的直角坐氵按照色差公式計(jì)算出的兩個(gè)樣品間的色差標(biāo)系。在CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)中規(guī)定任何物體的:△E,可以反映出兩個(gè)不同的色刺激在大腦中顏色都可以用X、y、三個(gè)數(shù)值來(lái)表示稱為三刺:產(chǎn)生的顏色感覺上的差別。圖5為不同比例納米激值。 CIELAB色空間良好的平衡結(jié)構(gòu)是基于一種:BaSO替代顏料制得的樣板與純PB15:3樣板相比顏色不能同時(shí)既是綠又是紅,也不能同時(shí)既是藍(lán)又:所得到的色差(色差是以純PB53樣板為標(biāo)準(zhǔn)樣是黃這個(gè)理論建立的而L、a、b'值可由三刺激值:板所得的色差值是其他樣板與標(biāo)準(zhǔn)樣板比較得到共同確定。當(dāng)一種顏色用L、a、b表示時(shí),C'表示:的。色差越大說(shuō)明其他樣板與標(biāo)準(zhǔn)樣板相差越遠(yuǎn)明度,a、b表示色度坐標(biāo)+為紅色方向,為綠;所以純PB15:3樣板的色差值為零)。色方向;+b是黃色方向,b為藍(lán)色方向。L、a和b值可由式(1)、(2)和(3)計(jì)算得出:L=116Y/Y)43-16(1)a*=500(X/X)2-(Y/y)"](2)b=200(/y)3-(z/zn)3](3)式中,X、Y、Z—物體的三刺激值;Xn、Yn、zn理想反射散光器的三刺激色數(shù)替代比例%值;■一色母粒濃度40%·一色母粒濃度50%▲圖5不同比例納米BaSO普代料對(duì)樣板色差的影響L—明度;Fig. 5 The effect of different rato nano-Baso, onthe color difference of templateab'——色度坐標(biāo)?？梢岳肔、a、b三個(gè)數(shù)值來(lái)表示色母粒的由圖5可以看出,在不同色母粒濃度下,用納色彩性能。米BaSO替代不同比例的顏料所制成的樣板與純▲裊2不同比例納米BaSO譬代服料對(duì)樣板L·ab值的影響Tab. 2 The effects of different ratio nano-Baso,PBl53樣板相比,色差值均小于15。當(dāng)色母粒濃度theL"、a、b’ of template為50%時(shí),用不同比例納米BaSO替代顏料所制成編號(hào)替代比例的樣板的色差值均小于1。當(dāng)納米BaSO2替代比例2747197727.187.16-20.10為209%時(shí),色差僅為27.0769820.17當(dāng)兩種顏色色差值小于3時(shí),不會(huì)在人的視覺20269770-20882028:上產(chǎn)生顏色差別可滿足塑料著色的要求。因此用25273766120.15納米BaSO替代一定量的顏料,不會(huì)影響塑料制品30817352000的色彩性能綜上所述使用納米BaSO可以節(jié)省部分顏料,1027238152151:且對(duì)塑料著色效果不產(chǎn)生影響。部分顏料被納米152713803-2125BaSO2代替降低了被著色體系中顏料濃度,而且納2027.32730209849米BaSO4的折射率小于顏料,所以正常情況下,制2730品的著色力會(huì)降低。然而,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,納米BaSO的加入,雖然顏料的體積分?jǐn)?shù)降低了,但混合由表2可以看出,添加不同比例的納米BaSO4:體系內(nèi)由于有了納米BaSO4,對(duì)體系中顏料粒子起后,樣板的色彩參數(shù)b值會(huì)出現(xiàn)不同程度的下降。氵到V凵中國(guó)煤化工團(tuán)聚,一定程度上明料圖包減位鈉出喜,石所M這可在款色相方向(b方向)不僅沒(méi)有減弱反而增強(qiáng)提高了:因顏料濃度降低而引起的著色力下降。563結(jié)論參考文獻(xiàn):[吳立峰喬輝顏料在塑料著色中的應(yīng)用和測(cè)試M北京化學(xué)(1)在保證制品色彩性能不變的前提下,可以工業(yè)出版社2005:1.2]黃瑤喬輝孔國(guó)良等納米CaCO對(duì)聚烯烴色母粒色彩性能在顏料的漿料中加入納米BaSO以替代部分顏料,的影響中國(guó)塑料200721(8):56在一定程度上降低生產(chǎn)成本,納米BaSO的替代比(3]羅璐喬輝吳立峰等兩種BaSO4在ABS黃色母粒中應(yīng)用性例可達(dá)到30%能的研究[J]塑料200938(2):38-41(2)當(dāng)納米BaSO替代比例為20%時(shí),所得制品:{4寧濤喬輝,白艷云,等超細(xì)BaSO,在塑料著色中的應(yīng)用性能的透光率、遮蓋力、反射率及色彩參數(shù)基本不變。研究[J塑料200837(3):48-51(3)當(dāng)色母粒濃度為509%時(shí)納米BaSO2的替代15 Roy S Berns. BILLMEYER& SALTZMAN顏色技術(shù)原理M北效果較低濃度色母粒要更好京:化學(xué)工業(yè)出版社2002:50-7環(huán)保塑木新材料則是將廢舊塑料和廢棄秸稈按一定比行業(yè)動(dòng)態(tài)例,并添加特定的“功能性助劑”,再經(jīng)特殊工藝制造而成屬于固體廢棄物的“次級(jí)資源化”。當(dāng)前,生產(chǎn)可再生、可回收、可降解的“綠色包裝哈爾濱研發(fā)出麻塑復(fù)合材料替代目前市場(chǎng)上的包裝產(chǎn)品,加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有各種廢棄資源將亞麻加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物與一定比例的塑和材料的利用率將成為世界包裝行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)和主料原材料混合,加入適量添加劑,可制造出麻塑復(fù)合材導(dǎo)。而全球包裝市場(chǎng)的銷售額已近5000億美元托盤料。哈爾濱紡織科學(xué)研究所研發(fā)出的這種復(fù)合材料可仍是最主要的裝運(yùn)貨物托座。由于歐盟美國(guó)加拿大以做成門窗等建筑裝飾材料和汽車配件還可以做等限制中國(guó)出口貨品使用木制托盤包裝進(jìn)入市場(chǎng)故我成汽車保險(xiǎn)杠而這些產(chǎn)品的成本比同類塑料制品便宜國(guó)對(duì)新型包裝材料的需要日益迫切。塑木托盤正好彌20%以上補(bǔ)了這一空白以它替代木制托盤可減少對(duì)木材的需求據(jù)了解亞麻加工過(guò)程中只有占亞麻原料25%左量,又無(wú)“三廢”和二次污染順應(yīng)了國(guó)際包裝行業(yè)的發(fā)右的亞麻絲等被利用,剩余70%以上的亞麻屑和亞麻展趨勢(shì)粉往往都被當(dāng)作廢棄物。哈爾濱紡織科學(xué)研究所研發(fā)專家指出,塑木材料不僅可以生產(chǎn)托盤,還可以制的麻塑復(fù)合材料是以塑料為基料加入適量亞麻粉混造成包裝箱墊板等其他包裝產(chǎn)品還可以應(yīng)用到建材合而成,在生產(chǎn)過(guò)程中可根據(jù)不同用途,分別加入30%裝飾材*70%的亞麻粉,從而生成韌性剛性、硬度和強(qiáng)度指數(shù)陽(yáng)臺(tái)板、戶外桌椅等不一的麻塑復(fù)合材料。據(jù)研究所總工程師任恕介紹,目前塑料原料價(jià)格均在毎噸萬(wàn)元以上,麻塑復(fù)合材料至少Chevron Phillips化學(xué)新開發(fā)滾塑成型MDPE和HDPE可以加入30%幾乎零成本的亞麻粉,在成本方面麻塑就比同類塑料制品至少降低20%。麻塑復(fù)合材料形態(tài)接 Chevron Phillips化學(xué)公司新開發(fā)出4種用于滾塑成近于木材性能則接近于塑料完全可以同木塑復(fù)合材型的己烯共聚物MDPE和HDPE樹脂。這些樹脂含有料媲美。而且,在實(shí)現(xiàn)廢物利用的同時(shí)其制品也可以種由抗氧劑和紫外線穩(wěn)定劑組成的新型共混物可提供回收再利用,具有極大的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益寬泛的加工窗口、優(yōu)良的流動(dòng)性、長(zhǎng)效的紫外線穩(wěn)定性環(huán)保塑木托盤開發(fā)成功良好的抗沖擊性能以及卓越的耐環(huán)境應(yīng)力開裂(ESCR)性能。其中, Marlextr-935的密度為0935g/cm3,熔體流種采用廢舊塑料和農(nóng)業(yè)廢棄物為原料的環(huán)保塑動(dòng)速率(MFR)為6g/10min,可用于制造玩具、手推車以木新材料,已經(jīng)由北京未來(lái)遠(yuǎn)景環(huán)保技術(shù)開發(fā)有限公司及其他休閑用品。TR938的密度為0938gm3,MFR為開發(fā)成功該產(chǎn)品在原料的使用上完全符合國(guó)家環(huán)境保3g/l0用干立工業(yè)竊物的盛裝容器油(水)護(hù)政策在同類產(chǎn)品中達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。新材料生產(chǎn)箱和水中國(guó)煤化工的密度為091y的塑木托盤彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)空白。CNMHG農(nóng)業(yè)和化學(xué)品盛據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年有約6億t農(nóng)業(yè)廢棄物秸稈需要進(jìn)裝容器。TR945的密度為045gm3,可用于生產(chǎn)大型行處理,而目前大部分被焚燒給環(huán)境造成極大破壞。容器以及高模量制品。