塑料2011年40卷第6期王二昭等一-凹凸棒土在聚烯烴紅色母粒中的應(yīng)用凹凸棒土在聚烯烴紅色母粒中的應(yīng)用王三昭,丁筠,王孝明 ,馮炎聰,林光強(qiáng),喬輝,吳立峰(北京化工大學(xué),北京100029)摘要:將凹凸棒土與有機(jī)紅顏料采用直接混合法進(jìn)行混合,制成色母粒,并將色母粒添加到樹脂里,采用平板硫化儀在不同溫度下制備色板。利用測色儀測定色板的著色力及色差,研究其對色母粒色彩性能及耐熱性能的影響,并通過SEM觀察了凹凸棒土、顏料及兩者混合后的微觀形態(tài)。結(jié)果表明:用凹凸棒土可替代純的有機(jī)紅顏料,當(dāng)替代比例小于20 %時(shí),制成的色母粒對塑料制品的色彩性能基本保持不變,此外,相比于純的有機(jī)紅顏料,凹凸棒土替代有機(jī)紅顏料比例為20 %時(shí),顏料在聚烯烴塑料中的耐熱溫度可提高15心左右。關(guān)鍵詞;凹凸棒土;聚烯烴;耐熱性能;色彩性能;有機(jī)紅顏料中圖分類號:TQ325.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1001 - 9456(2011 )06 -0068 -03Application of Attapulgite on the Red Polyolefine MasterbatchWANG San-zhao, DING Yun, W ANG Xiao-ming, FENG Yan-cong, LIN Guang-qiang,QIAO Hui，WU Li-feng( Beijing University of Chemical Technology , Beijing 100029 ,China)Abstract:The polyolefine masterbatch was preparted by adding attapulgite into the red pigment, and then the msstrbatchwas added into the resin to prepare swatches by using vulcameter at different temperatures. The efeet of attapulgite on the colorproperties and heat resistance of polyolefine masterbatch was studied through the coloring strength and OE measured by colorphotometer of the swatches made of color masterbatch. And the morphology of attapulgite ，pigment and the swatches made bymasterbatch Was obberved through SEM. The results showed that attapulgite could be used 88 a substitute of partial pigment,when the proportion of attapulgite was less than 20 % ,the color properties of awatches were almost no changes. And when theproportion was 20 % , the heat resistance of the pigmente in plastice increased about 15 C compared to the pigment withoutreplaced by atapulgite.Key words: atapulgite ;polyolefne ; heat resistance ;color properties ;red pigment色母粒亦稱顏料濃縮物,是目前塑料著色最常用的著色劑。合好的顏料制備成低濃度色母粒(20%),研究凹凸櫸土對聚烯色母粒是將顏料按20%~80%比例經(jīng)雙螺桿擠出均勻地分散烴色母粒色彩性能和熱穩(wěn)定性的影響。到樹脂中而制得的顏色顆粒"。1實(shí)驗(yàn)部分凹凸棒土是一種具纖維紋理層鏈狀過渡結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅1.1實(shí)驗(yàn)原料酸鹽為主的黏土礦,在礦物學(xué)上屬于海泡石族。由于凹凸棒土低密度聚乙烯(LDPE):1F7B,北京燕化石油化工股份有限具備許多優(yōu)良的特征,如具有較好的吸附能力,獨(dú)特的分散性，公司;耐高溫、抗鹽堿,有較高的可塑性及粘結(jié)力,礦物本身質(zhì)輕、性聚乙烯蠟:LPE4[F] ,北京化工大學(xué)精細(xì)化工廠;脆吸水性強(qiáng),干燥后收縮小,不大顯裂紋,水浸泡崩散懸浮液有機(jī)紅顏料:永固紅FSR,上海宏達(dá)著色劑廠;遇電解質(zhì)不絮凝,不沉淀,所以凹凸棒土的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。凹凸棒土:江蘇點(diǎn)金石凹土研究開發(fā)有限公司。據(jù)文獻(xiàn)|2-4)報(bào)道,在顏料為干粉狀態(tài)下混人納米BaSO、納1.2 儀器與設(shè)備米CaCO,制成低濃度色母粒(顏料濃度為20 %),納米BaSO..雙輥混煉機(jī):XH401B,東莞錫華精密檢測儀器;納米CaCO,瞽代部分顏料后不會影響被著色制品的色彩性能,電動加硫成型機(jī):XH406,東莞錫華精密檢測儀器;并可以提高顏料分散性。積分球式測色儀:Color i5 ,愛色麗有限公司。實(shí)驗(yàn)中將凹凸棒土加入到顏料干粉中進(jìn)行混合,將該預(yù)混中國煤化工●收稿日期:2011 -05 -06 .MHCNMH G作者簡介:王三昭(1987-),男,在讀碩士研究生。通信聯(lián)系人:喬輝(1958-),女.副教授,研究方向:色母粒及功能母粒。E-mail:qiaoh@ 263. net。一68-塑料王三昭等一凹凸椿 +.在聚齬烴紅色母較中的應(yīng)用2011年40卷第6期.3 實(shí)驗(yàn)步驟X、Y、Z三個(gè)數(shù)值來表示,稱為三刺激值。CIELAB 色空間良好將凹凸棒土按照色母粒配方(表1)定量與顏料于粉進(jìn)行預(yù)的平衡結(jié)構(gòu)是基于一種顏色不能同時(shí)既是綠又是紅,也不能同混合,用于制備聚烯烴色母粒。色母粒的制備實(shí)驗(yàn)工藝流程如時(shí)既是藍(lán)又是黃這個(gè)理論建立的,而L*、a+ b*值可由三刺圖1所示。激值共同確定。當(dāng)一種顏色用L*、* .b*表示時(shí),L*表示明度,a*、b*表示色度坐標(biāo)，+a+為紅色方向，一目●為綠色方載體樹脂向;+b*是黃色方向,-b*為藍(lán)色方向。L*、a*和b*值可顏料儀輥混煉+造粒由式(1)、(2)和(3)計(jì)算得出')!:雙輥混煉L° = 116(Y/Yn)1/3 - 16(1)分散劑樹脂= 500[(X/Xn)1/3 - (Y/Yn)1/3](2)b* = 200[(Y/Yn)1/3 - (Z/Zn)1/3](3色彩性能式中,X、Y、2一物體的三刺激值;Xn、Yn、Zn-理想反射散光器|硫化儀制備色板的三刺激色數(shù)值;L°一明度;a"、b"一色度坐標(biāo)。耐熱性可以利用L、a"、b°三個(gè)數(shù)值來表示色母粒的色彩性能。圈1色母粒的制備實(shí)驗(yàn)工藝流程圈如表2可以知,凹凸棒土的加入對色板亮度L'值基本.上沒用雙輥混煉機(jī)將含有不同比例凹凸棒土的顏料制備色母有影響,說明凹凸棒土的加人對色板制品的光澤度沒有什么影粒。雙輥混煉機(jī)溫度保持在105 C左右,首先加人載體樹脂,混響。由于制備的是紅色色母粒,可用a*值來評價(jià)色板制品的著合2~3 min,均勻分散后加入分散劑,混合3 min左右,加入顏色性能,從表中可以看出,a“值的變化趨勢大體上隨著凹凸棒料,混煉10 min,下片并造粒,制得色母粒。其中色母粒中顏料土加人量的增加，呈先增后減得趨勢,但是整體變化幅度很細(xì)和凹凸棒土的總質(zhì)量含量為20 %。具體配方如表1所示。微.說明凹凸棒土的加入對制品著色效果基本上沒有影響。表1制備色母粒實(shí)驗(yàn)配方喪2不同比例凹凸榛土替代顏料對色板L° .a* b"值的影響編號樹脂/g分散劑/g顏料/g凹凸棒土/g替代比例/%71020036. 8832.9220.66936. 6633.0820.43708136.7533.2520.6136. 8032.7520.451636. 4731. 9720.042:36.6332.0119.957(3036. 40.31. 6019. 91將制備好的色母粒分別加入到100 g LDPE中,采用硫化儀2.1.2 凹凸櫸 土對色板反射率曲線的影響制備色板,使色板中顏料和凹凸棒土總質(zhì)量含量為0.4 %。由圖2可知,當(dāng)替代比例小于20 %時(shí),色板的反射率曲線1.4 性能測試基本上與不替代的色板的反射率曲線重合.由色彩理論可知,每色彩性能測試,采用測色儀對色板進(jìn)行反射率、L"、a*、b"種顏色都有特定的反射率曲線與之對應(yīng)。如果反射率整體提值及色差的測試。高,表明該顏色明度提高,即顏色變淺。在圖2中,凹凸棒土的耐熱性能測試,首先將制品色板分別在180 ,190，200、210、加人并沒有改變反射率曲線的基本形狀,也沒有使反射率大幅220、230、240 C溫度下保溫5 min,待冷卻24 h后采用測色儀進(jìn)提高。表明凹凸棒土的加人沒有改變色母粒對制品的著色效行反射率.L"、a°、b°值及色差的測試。果。這是因?yàn)殡m然凹凸棒土替代部分顏料加人到色母粒體系2結(jié)果討論.中,使顏料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低,但凹凸襦土對體系中顏料粒子起到2.1 凹凸棒土對色板色彩性能的影響了阻隔的作用,減小了顏料的團(tuán)聚,一定程度上改善了顏料的分色彩性能是色母粒有別于其他功能母粒最重要的性能,可散性,使體系中的顏料有效濃度并未降低,色母粒對塑料制品的以通過研究其制品的反射率、L"、a、b"值及色差等指標(biāo)對色著色效果沒有受到影響。彩性能做出較為全面的評價(jià)。2.1.3凹凸棒中國煤化工2.1.1凹凸棒土對色板L° 、a"、b"值的影響色差是人們:YHCN MH G是對色彩變化的CIEL'a"b"色空間是由L*、8*和b* 構(gòu)成的直角坐標(biāo)整體評價(jià),即為七、、b值之間的天系。色差越大,說明兩種系。在CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)系統(tǒng)中規(guī)定,任何物體的顏色都可以用顏色差異越大。當(dāng)兩種顏色的色差小于某一定值(一般為3)一69一塑料2011年40卷第6期王三昭等一凹凸櫸 土在聚烯烴紅色母粒中的應(yīng)用要求。表3不同比例凹凸棒土替代顏料對色板色差OE的影響isfnof替代比例/% 0 5115 202:30縣256色差OE0.36 0.36 0.28 1.21 1.18 1. 60.費(fèi)20fs5of2.2凹 凸棒土對色板熱穩(wěn)定性的影響顏料在塑料中的耐熱溫度是指制品色差A(yù)E≤3時(shí)的溫度,350400450500550600650700750從圖4中可以看出,凹凸棒土替代顏料20%的色板的色差隨著波長/nm溫度變化的趨勢比不替代的色板的要平緩,說明凹凸棒土的加■-不替代:-●-替代5%:-▲-替代10%;-▼-替代15%;人延緩了色板的變色趨勢,增加了色板的耐熱溫度,另外,從圖1-替代20%:一一樓代25%:-◆-替代30%。中可以看出,相比不替代的色板,凹凸棒土替代顏料20%的色圈2不同比例凹凸棒土替代顛料對色板反射率曲線的影響板的耐熱溫度提高了15 C左右,有利于拓寬制品的應(yīng)用范圍。時(shí),人的眼睛就無法區(qū)分這兩種顏色之間的差異,不會在視覺上產(chǎn)生色差,就可認(rèn)為該樣板是合格的,可滿足塑料著色的要求。我國色母?，F(xiàn)行的三個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也以O(shè)E小于或等于3作為衡量色差的指標(biāo)(6-8)。在圖3中,大圓內(nèi)的區(qū)域(OE小于或等于3)表示行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),小圓里的區(qū)域( QE小于或等于1)表示更高的色差要求。180190200210220230240溫度/C-■-不替代:一●-替代20 %。+Da5團(tuán)4凹凸棒土對色板耐 熱性能的影響2.3微觀形 態(tài)圖5中,(a)為紅色顏料的微觀形態(tài),(b)為凹凸棒土的微-DL5-Db5觀形態(tài),其結(jié)構(gòu)上呈長寬比很高的纖維狀或窄帶狀,(c)為凹凸圈3 L".a" 、b*的關(guān)系圈棒土替代顏料20%制品斷口的SEM電鏡相片，從圖中可以看由表3可知，凹凸棒土替代顏料比例從5 %到30 %制成出,凹凸棒土替代顏料后分布在顏料粒子之間,阻隔顏料粒子的的色板的色差均低于3,均滿足塑料著色的要求，另外,當(dāng)替代團(tuán)聚,起到了促進(jìn)分散的作用,從而使體系的著色性能并未降比例低于20 %時(shí),色板的色差均低于1,可以滿足更高的色差低,這與色彩性能的測試結(jié)果相符。CIOO 2012emxa)(bc)(曰)頗料;(b)凹凸棒土;(c)凹凸棒土替代額料20 %。圖5有機(jī)紅顛料、凹凸棒及凹凸棒土簪代顏料20 %的SEM電鏡坦片中國煤化工所以,將凹凸棒土應(yīng)用于有機(jī)顏料中,不僅可以節(jié)省部分顏體系中顏料濃度YHCNMHG會降低。然而,從.料,節(jié)省成本,對塑料著色效果不產(chǎn)生影響,而且還能提高顏料實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,山t上的加八出你質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了，在塑料中的耐熱溫度。凹凸棒土替代部分顏料,降低了被著色(下轉(zhuǎn)125頁)一70-塑料秦柳等一-氣體陽隔材 料制備技術(shù)的研究進(jìn)展2011年40卷第6期[19]陳昌杰共擠出復(fù)合成膜法的特點(diǎn)及工藝應(yīng)用[J].中國包裝報(bào), .[32]曾廣禮,楊文平丁.腈橡膠/三元尼龍共混體在密封件的應(yīng)用研究2005(3):28 -31. .[J]. 1992,7(5):28 -32.[20] 梁多平,嚴(yán)志強(qiáng),周姝萌.尼龍6/粘接聚乙烯/聚乙烯共擠出復(fù)合[33] Eitzman D M , Melkote R R,Cusser E L. 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