工程塑料色母粒應(yīng)用與發(fā)展

1、工程塑料色母粒應(yīng)用與發(fā)展一、色母粒載體樹脂的采用常規(guī)情況下色母粒載體樹脂與制品的基體樹脂應(yīng)選擇相同類型的聚合物，目的是保證載體樹脂與基體樹脂具有化學(xué)相容性。諸如：共聚POM樹脂可作為載體樹脂用在均聚 POM樹脂上，SAN樹脂可作為ABS基體載體樹脂（但 GPPS HIPS不行），PA6作載體樹脂可應(yīng)用 在PA66 PA46的基體著色上。理由是 PA6的熔點(diǎn)較低，同屬尼龍?zhí)烊幌嗳?，可保證良好混 合與分散。另外，對(duì)于某種塑料合金而言，可采用合金中二種聚合物之一作為色母粒的載體 樹脂。色母料添加到樹脂中的量一般為25 %。計(jì)算基體樹脂中，載體樹脂的含量起碼占13%左右。這使它成為添加劑系列中含量最大

2、的一種添加劑，因此在確定載體樹脂時(shí)務(wù)必 注意其中的細(xì)節(jié)。在母粒生產(chǎn)過(guò)程中若使用不相容樹脂作為載體則本質(zhì)上就是刻意引入雜質(zhì) 或污染物。試想注塑廠如果在ABS或 PS PBT的料桶里面發(fā)現(xiàn) PE顆粒料，他們一定會(huì)棄用它或者挑選出這些 PE雜料。然而，很多人關(guān)心的則是如何以最低成本來(lái)滿足制造商指定所 需的顏色。其中的辦法，包括多加填充劑，采用廉價(jià)顏料甚至回收料等等。最常見(jiàn)的是使用廉價(jià)聚合物如PE或乙烯共聚物如 LLDPE POE EVA這種情況可能是色母粒生產(chǎn)者沒(méi)有考慮到相容性原則，沒(méi)有深入了解客戶或產(chǎn)品制造商對(duì)產(chǎn)品的使用感受。更多的色母料生產(chǎn)者則是致力于價(jià)格戰(zhàn)。在所謂“通用、萬(wàn)能”的基礎(chǔ)上提供低成

3、本產(chǎn)品。其實(shí)沒(méi)有“通用、萬(wàn)能”的載體樹脂。 那些提供所謂“通用、 萬(wàn)能”混合物的供應(yīng) 商也會(huì)把這些不相容的材料添加到它們自己的產(chǎn)品中。一個(gè)主要供應(yīng)尼龍 66樹脂的貿(mào)易商，它會(huì)在一些混合物中使用 PA6作為載體，但多數(shù)情況下還是會(huì)采用 EVA行業(yè)內(nèi)的人知道， PA66的正常加工溫度下，EVA中的乙烯醋酸乙烯會(huì)發(fā)生熱降解， 產(chǎn)生的降解物會(huì)引起螺桿的 磨損和導(dǎo)致產(chǎn)品外觀變差，尤其是澆口和熔接線的地方更加明顯。許多工程塑料如 PC POM因?yàn)槭褂貌幌嗳莸妮d體樹脂色母粒而受到不利影響。某 紡機(jī)凸輪選用PC或POM基料制成，有些制品顏色外觀、部件運(yùn)行都沒(méi)有問(wèn)題，而另外有些 顏色有從凸輪向外緩慢釋放出來(lái)的趨

4、勢(shì)，并且經(jīng)過(guò)幾次運(yùn)行后會(huì)發(fā)生破壞性碎裂，嚴(yán)重的裝配后未運(yùn)行就會(huì)自然碎裂。 這種性能上的差別并不是著色劑而是色母粒中的載體樹脂，當(dāng)糾正后這種過(guò)程和現(xiàn)象就消失了。確定了載體樹脂和基體樹脂是相容的，關(guān)注載體樹脂分子量的大小是第二原則。在塑料原料上一般用熔融指數(shù) （MFR）來(lái)表示。由于色母料在基體樹脂中的添加量局限于25 %的少量，要求在共混中色母粒先于基體樹脂軟化、 熔融、 流動(dòng)才能促進(jìn)二者的混合，色母粒 配方設(shè)計(jì)時(shí)就會(huì)選擇一種比被著色樹脂有更高熔融指數(shù)（MFR）的樹脂作為載體。例如，己知被著色的PC樹脂的MFR為10g/min，可采用MFR為1525 g/min的色母粒。這種思路往往 容易走向絕端

5、-弊大于利。什么時(shí)候都不能忽視MFR和分子量之間的聯(lián)系，歸根結(jié)底是分子量決定了樹脂的性能。 而高熔指（MFR）的載體樹脂，在最后成型部分會(huì)使產(chǎn)品性能有所下降。同樣是某紡機(jī)PC凸輪配件，有些PC凸輪在裝配幾個(gè)月后其表面就出現(xiàn)了裂紋，測(cè)試基體樹脂和成型凸輪件的 MFR時(shí)，二者之間的差別表明 PC部件有發(fā)生降解的明顯跡象。 這方面，我們用空白PC樹脂件與色母料著色 PC分三組樣品做熔融指數(shù)等性能測(cè)試，第二組MFF只比空白組增加了 20%,它表現(xiàn)出良好的加工性能。而最終的制成品測(cè)試性能與空白組制品的性能基本是一致的。MFR增加了 50%勺第三組，則被認(rèn)為是在加工階段發(fā)生了聚合物的降解， 雖然制成品的外

6、觀看上去良好， 而且剛開(kāi)始的表現(xiàn)也與預(yù)期差不多， 但在使用環(huán)境 下，其平均使用壽命會(huì)短一些。測(cè)試結(jié)果證明，問(wèn)題并不在加工過(guò)程、而是色母粒的原因。單獨(dú)測(cè)試白色PC母料的MFR為88g/10min ,另外一家的白母料的 MFR為147g/10min。這種減小分子量來(lái)提高流動(dòng) 混和性的方法，實(shí)際上成為針對(duì)基體樹脂的滲雜污染。二、色母粒著色劑的采用著色劑 （顏料、染料 ）是塑料配色中最重要的原料，具體講要求耐光性達(dá)到 78級(jí)、 耐遷移性5級(jí)、分散性5級(jí)、同批次色差 EW 0.5 能通過(guò)ROHS或 FDA及UL認(rèn)證等。色母 粒生產(chǎn)廠的配色專業(yè)人員，應(yīng)具有對(duì)著色劑的各項(xiàng)性能、著色力、色光、易分散能力、耐熱

7、 穩(wěn)定性、 耐候性、 化學(xué)結(jié)構(gòu)特征等指標(biāo)明確無(wú)誤， 還要對(duì)著色劑在塑料中應(yīng)用性能如耐光性、 耐遷移性、 衛(wèi)生性、 耐高溫性牢記于心。 配色師會(huì)對(duì)著色劑在不同添加比例及不同基體樹脂 中的性能表現(xiàn)一清二楚， 特別對(duì)著色劑在某些樹脂中禁忌使用很清楚。 如耐熱性能非常好的 C. I .顏料紅122（俗稱酞菁紅），因氧化等原因不能用于某些ABS著色、錳紫顏料同樣不能用于ABS著色；鎘系顏料與氧化鐵系顏料不能用于PVC樹脂著色；某些酸性顏料在 POM中須慎用，群青蘭不能用于 POM樹脂著色；還原系顏料不能用于PA著色； 一些“敏感性”樹脂的熱穩(wěn)定性因會(huì)受到痕量金屬的劣化， 所以對(duì)金屬絡(luò)合染料、 色淀顏料、

8、 非合成無(wú) 機(jī)顏料等應(yīng)該事前否決。 當(dāng)然對(duì)著色劑的廉價(jià)低線應(yīng)有周密考量。 同時(shí)許多種類的著色劑都 會(huì)影響制品的收縮與翹曲，如 C. I .顏料藍(lán)15:1、15:2、15:3與C. I .顏料綠7等因內(nèi) 含能提高HDPE PP等半結(jié)晶樹脂成核的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，會(huì)造成因產(chǎn)生結(jié)晶粒大小不同而發(fā)生大 小不同的收縮或翹曲。 有尺寸配合要求的白色和蘭色、 綠色制品， 應(yīng)在事前予以配方或模具 尺寸的修正。同一個(gè)著色劑在不同的樹脂上顯色效果不一樣， 如均聚物與共聚物， 特別是在二種 化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的聚集體內(nèi)存有橡膠成分的ABS超韌尼龍制品很容易產(chǎn)生色斑、色流、色絲、浮塊等外觀質(zhì)量問(wèn)題， 原因是二種化學(xué)結(jié)構(gòu)的熔體粘度差

9、異、 著色力度差異， 引起反射光線 不一樣， 人眼所見(jiàn)的色光也就不一樣了。 除增加著色劑用量來(lái)彌補(bǔ)這一缺陷外， 更好的辦法 是對(duì)顏料預(yù)先進(jìn)行表面處理，針對(duì)基體樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)引入羥基、羧基、氨基、環(huán)氧基或酰胺基等官能團(tuán)來(lái)增強(qiáng)著色劑與聚合體的親和性。 引入官能團(tuán)結(jié)構(gòu)不僅可作為第三相對(duì)體系起 增韌作用， 并且可在著色劑粒子表面形成界面層， 從而通過(guò)剪切形變克服應(yīng)力集中， 阻止顏 料粒子與基體樹脂的剝離及裂紋的發(fā)展。塑料著色是一門專業(yè)技術(shù)、 不僅需要選色配色， 綜合性能的知識(shí)， 還需要具備高分 子材料各項(xiàng)性能的理解及各種成型工藝過(guò)程的認(rèn)識(shí)，涉及面相當(dāng)廣泛，經(jīng)驗(yàn)積累十分重要。 塑料配色需要企業(yè)建立色譜數(shù)

10、據(jù)庫(kù)， 企業(yè)的配色系統(tǒng)是在不斷實(shí)踐修正、 充實(shí)、 提高中建成 的，不可能一朝完備，這是色母粒生產(chǎn)企業(yè)的根本。在此只能概述，有人希望詳細(xì)了解的， 我們將討論配色與混合問(wèn)題內(nèi)在聯(lián)系以及該如何從源頭上來(lái)穩(wěn)定塑料著色這個(gè)問(wèn)題。三、添加劑的選擇工程塑料樹脂本身都是分子量較大的高分子聚合物， 而大多數(shù)塑料添加劑都是低分 子量的化合物。要把少量的助劑添加到高分子聚合物中去， 分散均勻與否對(duì)產(chǎn)品的性能質(zhì)量影響很 大。在工程塑料加工過(guò)程中， 更加如此。 適宜的做法是把塑料助劑及配合劑與適當(dāng)?shù)姆稚⑤d 體先做成母粒， 再用母粒與工程塑料拌和均勻， 然后加工成制品。 母料的配方與制造工藝的 研究是工程塑料發(fā)展中的一個(gè)

11、重要環(huán)節(jié)，它的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，令人注目。作為添加助劑，一、應(yīng)不降低工程樹脂的性能，如耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度、耐候性、電 性能等；二、加工時(shí)不能分解；三、高效、低毒或無(wú)毒、價(jià)廉，但要同時(shí)滿足上述條件幾乎 是不可能的， 所以選擇實(shí)用添加助劑時(shí)， 大多是在滿足基本要求的前提下， 在各種因素間求 得最佳平衡。通用塑料 PE、PP、EVA等色母粒一般采用聚乙蠟的分散劑，因它的分子量在 3000 左右并且屬非極性物質(zhì)，添加到工程塑料制品中會(huì)使性能劣化；另外高分子聚合物在 加工使用過(guò)程中受高溫、 機(jī)械剪切力、紫外光的作用，容易發(fā)生熱氧老化使性能變差，加入小分子量的抗氧劑與光穩(wěn)定劑也是必須的。 由于硅油具有良好的耐

12、熱性、 耐候性、 潤(rùn)滑性和 耐燃燒等特性， 我們將各種硅油添加到塑料中作了試驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)幾個(gè)硅油都能賦予工程樹脂新 的特性，如改性樹脂的脫模性， 無(wú)機(jī)填料、顏料在樹脂中的分散性，提高樹脂的流動(dòng)性改善色母粒生產(chǎn)環(huán)境、節(jié)省了能耗，減輕了機(jī)械磨損。生產(chǎn)的色母粒尤其是添加到PC樹脂、ABS樹脂、POM樹脂中能增加表面潤(rùn)滑以及耐磨性等?？寡鮿┡c光穩(wěn)定劑的選擇我們從有效基團(tuán)，相對(duì)分子質(zhì)量、相容性、低堿性、加工性、安全性的全方位考量，一般選擇復(fù)配如：受阻氨 944與UV328及抗氧劑1010復(fù)配用在 黃色聚烯烴流涎膜上，UV328保護(hù)了著色劑使黃色更加明亮與其它組合相比表現(xiàn)出了明顯的 協(xié)同效應(yīng)。四、發(fā)展工程塑

13、料色母粒的方向21 世紀(jì)制造商的最大困難是什么 ?是產(chǎn)品賣不出去。為什么賣不出去 ?怎樣才能賣 出去 ?如何才能賣出去 ?如何做到在賣出產(chǎn)品的同時(shí)實(shí)現(xiàn)企業(yè)、員工與消費(fèi)者的三贏?精益生產(chǎn)的完整目標(biāo)應(yīng)該從生產(chǎn)好產(chǎn)品升級(jí)到提供“令人滿意的服務(wù)”。從使用產(chǎn)品的客戶位置 想；一、能夠完全解決我的問(wèn)題，二、不會(huì)浪費(fèi)我的時(shí)間，三、為我準(zhǔn)備好我想要的東西， 四、在我需要的時(shí)候、地方提供價(jià)值，五、在解決問(wèn)題時(shí)減少我的決策選擇，六、一勞永逸 地解決我的全部問(wèn)題。轉(zhuǎn)型、創(chuàng)新是大趨勢(shì)， 色母粒制造商怎樣提高自己的知識(shí)與技術(shù)水平與塑料加工行 業(yè)迅猛發(fā)展趨勢(shì)緊密結(jié)合進(jìn)去 ?低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)甚至蒙人生財(cái)?shù)臅r(shí)候應(yīng)該是過(guò)去了，雖不能說(shuō)

14、“己 一去不復(fù)返”但肯定“市場(chǎng)在縮小”。色母粒是個(gè)中間原料， 需要加到樹脂中去成型才會(huì)顯示了它的功能，通常說(shuō)色母粒是給制品一個(gè)顏色外觀。 但接受了一個(gè)顏色外觀卻犧牲了樹脂本來(lái)的優(yōu)良性能， 客戶無(wú)法接 受，你良心無(wú)愧嗎？何況隨著標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)， 強(qiáng)制性執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越多， 合格與不合格都以 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)話，要負(fù)法律責(zé)任。色母粒制造商能對(duì)上述基體樹脂、 著色劑、 添加助劑等有明確認(rèn)識(shí)加以正確選擇一 般是可以做到客戶要求的，當(dāng)然配方成本會(huì)提高、 加工難度會(huì)增加、檢測(cè)崗位需加強(qiáng)， 其實(shí) 就是利潤(rùn)下降，甚至虧本。如此不行，就需要?jiǎng)?chuàng)新。 在符合功能 （著色、 阻燃、 抗靜電、抗菌、 抗老化、 防霉、 防霧等）要

15、求與基本不損傷基體樹脂物性的前提下，降低成本，簡(jiǎn)化工藝，體現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的 優(yōu)越性。隨著反應(yīng)性增容技術(shù)與應(yīng)用的發(fā)展， 可利用帶官能團(tuán)的反應(yīng)性增容劑在熔融共混時(shí) 就地形成嵌段或接枝共聚協(xié)或同時(shí)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)， 形成化學(xué)鍵而增容。 與非反應(yīng)性增容劑相 比，反應(yīng)性增容劑有用量少，成本低以及增容效果好等優(yōu)點(diǎn)。與低分子物質(zhì)相比， 反應(yīng)性聚利用反應(yīng)性增與其它高分子組合物由于其固有的高分子量決定它的耐熱性能、 耐光性、 耐候性都高出一截。 容技術(shù)， 根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 選擇含有相應(yīng)官能團(tuán)的反應(yīng)性聚合物作為增容劑， 份及顏料、添加助劑一起進(jìn)行混加工應(yīng)該是工程塑料色母粒新的發(fā)展方向 !僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forsc