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    如何測試捏合機及三輥研磨機使用的顏料在塑料中的耐遷移性?

    料的分散對塑料著色有重要意義。對于著色用的顏料而言,最重要的性能就是著色力遮蓋力。著色力是顏料著色能力和效率的度量,當兩種塑料使被著色物獲得同顏色時,用量少的著色力高;遮蓋力是顏料遮蓋被著色物底色的能力。這兩項指標與顏料的分散密切相關。





    一、分散原理



    一般而言,顏料的分散越好,其著色力和遮蓋力就越高。


    原因:


    顏料對制品的著色和遮蓋都是通過其表面與光線的復雜作用而達成,顏料分散得好,其平均粒徑小,比表面積大,對光線的作用就強,著色制品的外觀就會顯得均勻、細膩,色斑少,色差小。此外,達到相同著色和遮蓋效果時顏料的用量就能減少,從而使著色成本降低。


    工程上的“分散”概念一般包括如下兩種:


    ①分散介質在體積上的減小和統一過程;

    ②被分散介質在空間分布上的均勻過程。


    對于樹脂中的顏料來說,就是大的顆粒破碎成為小的顆粒并最終統一在某一尺度范圍內,同時這些顆粒在樹脂基體中均勻分布。一般說來,在塑料著色中,顏料的均勻分布并不困難,關鍵在于如何將其充分細化。



    二、顏料分散前的形態



    原生顆粒

    以單晶、塊狀、球形或微晶組成的大晶體形式存在。

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     顏料的原生粒徑


    凝聚體

    由原生顆粒表面彼此吸附而成。

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    團聚體

    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。


    顏料的分散細化,是將團聚體粉碎、細化的過程。

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    顏料的團聚體



    三、顏料生產過程


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    顏料生產過程示意圖


    顏料的分散過程


    顏料的分散,第一步是使用潤濕劑潤濕顏料,使顏料之間的凝聚力減小,便于第二步顏料的粉碎和細化。粉碎細化后的顏料進一步做包覆處理,降低新形成的界面表面能,以便在進一步加工時,不致于使顏料產生再凝聚現象,第三步細化后的顏料在熔體中能均勻分散,由此,顏料的分散過程可以分為三步:潤濕、細化和細化后的穩定化混合分散。


    顏料的潤濕


    分散首先要進行潤濕,潤濕過程是用潤濕劑(表面處理劑)潤濕、包覆顏料表面。


    顏料的細化(粉碎)


    顏料的細化是將團聚體顆粒破碎,它主要依靠顏料顆粒之間的自由運動(沖擊應力)和顏料團聚體通過周圍介質的應力(剪切應力)來完成。  


    細化的基本方法有以下三種:干混法、液體剪切法和熔體剪切法。實際生產過程中是將這幾種方法聯合使用,更有利于發揮每種方法的優點。 


    顏料分散粒徑問題


    顏料分散后的粒徑多大為宜,可用下述數據加以說明:


    • 顏料粒徑大于30μm,制品表面產生斑點、條痕;

    • 10~30μm,制品表面無光澤;

    • 粒徑小于5μm時,對于一般制品,可以滿足使用,但是對要求嚴格的產品,也會影響其力學性能、電性能及加工性;

    • 對于纖維(單根絲直徑為20~30μm)和超薄薄膜(小于10μm),則顏料粒徑應小于1μm。


    許多研究工作證明,一般情況下,顏料粒徑愈小,它的著色力愈高。顏料粒徑大小還和遮蓋力有關,這是由于顏料經分散處理,粒徑變小,表面積增大,因此遮蓋力就增加。此外,偶氮顏料粒子直徑在0.1μm、酞菁顏料粒徑在0.05μm時,具有最高的著色力。



    顏料分散對制品外觀的影響


    顏料的分散直接影響著色制品的外觀(斑點、條痕、光澤、色澤及透明度);


    加工性,也直接影響著色制品的質量,如強度、伸長率、耐老化性和電阻率等。隨著顏料徑粒增大,制品的沖擊強度和伸長率下降。


    分散得好,其平均粒徑小,比表面積大,對光線的作用就強,著色制品的外觀就會顯得均勻、細膩、色斑少、色差小,同時可降低成本。


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    顏料的分散對著色制品質量的影響


    著色力與消色力


    顏料著色能力和效率的度量,當兩種顏料使被著色物獲得相同顏色時,用量少的著色力高。二氧化鈦與另一種顏料混合后,能夠得到混合物顯示它本身顏料的能力。對于二氧化鈦,它與一深色顏料混合后,混合物的顏色越淺,表示它的消色力越強。


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    顏料粒徑與著色力的關系


    消色力的影響因素


    • 消色力的大小與它的散射能力和折射率有關;

    • 粒子的大小、形狀、結構和粒度分布對消色力有明顯的影響,消色力隨著粒度的減小和粒度的均勻性的增加而增大;

    • 鈦******的消色力還與制備條件有關。


    常用塑料著色方法


    ? 干混著色

    又浮染、粉狀著色和純顏料著色,可以生產普通塑料制品。它簡化造粒工序直接用注塑、擠出等加工方法生產著色制品,避免因造粒加熱使樹脂產生降解。


    ? 干顏料混合物著色

    當使用分散性差別很大的顏料時,及塑料加工廠家進行配色感到困難時,就可以使用顏料供應廠家提供的粉狀配色顏料混合物。


    ? 糊狀混合物著色

    是使用三輥研磨機捏合機等混合和混煉設備,并使用增塑劑、多元醇等液體載體把顏料研磨成糊狀的顏料色漿。


    ? 顏料混合物

    是顏料的濃縮物,且經過細化充分分散至樹脂或分散劑中。



    四、顏料分散的主要設備



    捏合機:主要用于高粘度物質之混合分散;


    Branetali混合機:主要用于各種粘度乳液的混合和分離;


    高速分散機:是顏料分散設備中結構最簡單的一種;


    三輥研磨機:主要用于揮發性低的涂料的加工;


    球磨機:主要用于生產揮發性涂料及各種油墨、液體著色劑和配置色漿料等;


    砂磨機:主要用于揮發性涂料及各種油墨的加工和液體著色劑、乳膠漆等的生產;


    膠體磨:是一種無介質的分散設備,由轉子和定子組成;


    高速混合機:主要用于干摻和粉體樹脂的混合和分散;


    連續混合器:是一種轉子式混合器,主要用于部分物質的配料及在塑料中摻入各種纖維。



    五、如何提高顏料的分散性?



    在液體介質中達到高品質分散的方法:

    (載體的選擇)


    • 其對顏料及研磨表面皆有良好的潤濕性;

    • “粘性”配合方法,即在依賴粒子互相撞擊的加工法中選用低粘性,而在依賴經由液體層的剪切力的加工法則選擇高粘性;

    • 在加工的條件下和顏料間可化學相容。選擇適量的顏料和添加劑,以在機器中有恰當的流動。


    用熔體剪切法達到高品質分散的方法:

    (樹脂的選擇)


    • 對顏料和研磨表面皆有良好的潤濕性;

    • 高粘著強度;

    • 粘度受溫度的影響很小,在加工條件下和顏料間化學相容。和基料樹脂流動性可相容(尤其是在制備色母時)以降低因熱熔流速不同而引起的稀釋化困難;

    • 選擇適量的顏料以使在操作時可產生高剪切力;

    • 預混各干態成分;

    • 用剪切力來流動樹脂而非使用可能的外來熱(如Banbury

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