色母料的制作技術(shù)和工藝介紹

　　色母料的制作技術(shù)和工藝需要我們來好好的了解,因為我們在使用色母料的時候往往會了解這些方面的細(xì)節(jié),請大家認(rèn)真的了解。
　　
　　色母料自二十世紀(jì)八十年代初進(jìn)入市場以來,由于其價格低廉,產(chǎn)品性能優(yōu)異,同時還可以改善塑料制品的某些物理機(jī)械特性。并且替代部分合成樹脂節(jié)約資源,生產(chǎn)工藝簡單,投資較小,具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。因而塑料色母料是近年來發(fā)展較快的行業(yè),已成為塑料加工工業(yè)的重要部分和塑料制品的主要添加材料之一。
　　
　　隨著塑料工業(yè)的發(fā)展,制品的多樣化及功能化對填充要求越來越高,因此在填充母粒加工過程中,對粉體表面改性及母料加工技術(shù)等要求更高了,因為這直接關(guān)系到產(chǎn)品的功能發(fā)揮,提高附加值及產(chǎn)品的成本控制等問題。由于粉體顆粒很細(xì),比表面積大,表面能高,相互之間容易團(tuán)聚,如果粉體不改性就對材料制品的功能性提高不大甚至起負(fù)作用。所以為了減小粉體顆粒的團(tuán)聚,提高其分散性,降低其表面能,同時考慮到它與基體樹脂能起到很好的交聯(lián)作用等,就一定要對其粉體顆粒進(jìn)行表面改性,由此可改善粉體顆粒與基體樹脂之間的界面交聯(lián)性,提高它在基體樹脂中的分散性,這對塑料制品的成型加工和產(chǎn)品質(zhì)量及長期使用都十分有益。南京金來旺公司開發(fā)的JL——T01新型復(fù)合改性劑是一種多功能的超分散偶聯(lián)改性劑,對粉體的表面改性及色母料加工產(chǎn)品在材料里面的應(yīng)用都十分有效。
　　
　　1 載體樹脂的選擇
　　
　　載體樹脂的選擇一般要與塑料制品選用的樹脂基本相同或接近,熔體流動速率略大于制品選用的樹脂。除了PP、PE等樹脂,PS、EVA、ABS等樹脂也可作為生產(chǎn)專用母料的載體,目前,已得到開發(fā)應(yīng)用,應(yīng)用領(lǐng)域和使用量正在不斷擴(kuò)大。
　　
　　以重鈣為填料的色母料應(yīng)用范圍很廣,因此針對母料用途選擇載體樹脂是獲得最佳性能價格比母料產(chǎn)品的關(guān)鍵。
　　
　　比如塑編制品的原料是聚丙烯,用于聚丙烯編織制品的色母料的最佳載體樹脂當(dāng)屬粉料聚丙烯。
　　
　　a 與基料聚丙烯的相容性良好,價格低于聚乙烯、粒料聚丙烯,既使用上抗氧劑和潤滑劑仍然價格優(yōu)勢顯著;
　　
　　b 密度低(0。9g/cm3左右 ),同樣質(zhì)量份數(shù)的聚丙烯較之聚乙烯擁有更大的體積,從而可增大與重鈣粉體接觸的面積;
　　
　　2 填料的選擇
　　
　　非金屬礦物資源豐富,價格低廉,加工方便,已成為色母料生產(chǎn)的主要原料。在母料中使用量最多的是重質(zhì)碳酸鈣,一般要求含量98%以上,含水量<0。3%,Fe、Si02等雜質(zhì)的含量對產(chǎn)品質(zhì)量的影響較大,Fe含量高時,影響產(chǎn)品的白度,Si02對加工設(shè)備帶來磨損。CaCO3白度好、易加工、價格低廉,粒徑呈顆粒狀,是色母料時應(yīng)用最大,用途最廣的無機(jī)材料,用量最多的是400目—— 1250目,隨著材料工業(yè)的發(fā)展,目前已經(jīng)向微細(xì)化、功能化及環(huán)境友好等方向發(fā)展。
　　
　　色母料的生產(chǎn)與應(yīng)用實踐表明,400目的重鈣粉是最經(jīng)濟(jì)實惠的原料,但并非所有的重鈣粉都受到母料生產(chǎn)企業(yè)的歡迎,關(guān)鍵之處在于重鈣粉的白度、色相和對金屬部件(螺筒、螺桿、模具、刀片等)的磨損輕重等。
　　
　　使用粒度更細(xì)的重鈣,在得到充分分散的情況下,塑料制品會具有更佳的力學(xué)性能,但隨著重鈣粉目數(shù)的增加,必須增加助劑和載體樹脂的使用量,導(dǎo)致色母料原材料成本的提高,因此要從技術(shù)經(jīng)濟(jì)兩方面考慮其綜合效果,針對不同用戶提供個性化產(chǎn)品。
　　
　　研究表明,使用經(jīng)過特殊改性的超細(xì)重鈣母粒,應(yīng)用于PE加工中制品的拉伸和沖擊強(qiáng)度就越高。并非所有的填充非金屬粉體的樹脂體系的拉伸強(qiáng)度都低于基體樹脂。因為所填加的母粒中的非金屬粉體的粒度細(xì)、比表面積大,又通過我們開發(fā)的JL——G02FX型端胺基多元醇酯填料改性劑(Modifier)有針對性的表面改性處理,其分散性能提高,并能與基體樹脂的界面有更好的結(jié)合,在拉伸應(yīng)力的作用下微細(xì)非金屬粉體顆粒可能與基體樹脂一起移動和變形,且受外界負(fù)荷的有效截面增加。所以,經(jīng)表面改性的粒度細(xì)、分散性好、交聯(lián)性好的非金屬粉體加工成母粒后,按一定比例加到樹脂中,其體系的拉伸強(qiáng)度是有可能高于基體樹脂的。但不是填加量越高越好,而是在一定的填加范圍內(nèi)可以達(dá)到這一效果。下面是測試結(jié)果:
　　
　　PE產(chǎn)品測試結(jié)果比較
　　
　　把PE樹脂、加工助劑及普通碳酸鈣或改性超細(xì)碳酸鈣按一定比例,經(jīng)擠出造粒、注射制樣。
　　
　　名稱    缺口沖擊強(qiáng)度J/m    拉伸強(qiáng)度 Mpa    斷裂伸長率%
　　
　　普通碳酸鈣    132。0    19。0    669。7
　　
　　改性碳酸鈣    406。5    21。0    809。2
　　
　　注:配方 PE 80份,普通或改性碳酸鈣20份,加工助劑適量。
　　
　　從測試結(jié)果可以看出,JL——G02FX改性劑處理碳酸鈣用于聚烯烴填充體系,制品的力學(xué)性能得到明顯的改善和提高,PE試條的缺口沖擊強(qiáng)度提高三倍多,說明經(jīng)JL——G02FX改性劑改性后碳酸鈣能更加均勻的分散到制品中,具有很好的相容性,通過化學(xué)鍵合作用,達(dá)到增韌補強(qiáng)效果,因此可以進(jìn)行高填充,降低織品成本。而且物料易塑化,表面亮度高,綜合加工性能優(yōu)良。這是由于普通碳酸鈣表面極性強(qiáng),表面能高,聚烯烴樹脂中易于團(tuán)聚,不易分散,從而影響制品加工性,并破壞制品的力學(xué)性能。而改性碳酸鈣表面已有機(jī)化改性,表面能顯著降低,不易團(tuán)聚,基本上是以原生粒子狀態(tài)分散到聚烯烴樹脂中,并通過有機(jī)改性劑的分子橋架作用,在界面上產(chǎn)生強(qiáng)的粘合作用,而其中部分以納米狀態(tài)分散的剛性粒子滲透到聚烯烴樹脂三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中。依據(jù)非彈性體增韌改性觀點, 剛性納米級碳酸鈣粒子表面缺陷少,非配對原子多,與聚烯烴樹脂結(jié)合牢固,在受到外力作用時,引起基體樹脂銀紋化吸收能量,發(fā)生脆——韌轉(zhuǎn)變,從而避免局部應(yīng)力集中產(chǎn)生裂紋化,使復(fù)合材料達(dá)到增韌補強(qiáng)效果,具有較好的力學(xué)性能。
　　
　　3 助劑和工藝的優(yōu)化選擇
　　
　　色母料使用的助劑品種主要是分散劑和粉體表面改性劑(偶聯(lián)劑)。分散劑的作用是改善母料加工流動性,有利于母料在基體樹脂中更均勻地分散。常用的分散劑有:白油(液體石蠟)、石蠟、鄰苯二甲酸二辛酯(BOP)、低相對分子質(zhì)量聚乙烯(聚乙烯蠟)、JL——M01A/B分散改性劑等。 粉體表面改性劑(偶聯(lián)劑)可以改變無機(jī)填料表面活性,使之由親水性轉(zhuǎn)化為親油性,以利于和載體樹脂混合,主要有粉體表面改性(偶聯(lián))劑和硬脂酸等兩類。選擇助劑及使用要注意以下幾點就可以有效降低生產(chǎn)成本:
　　
　　(1) 合理的助劑用量,助劑并不是用量越大越好
　　
　　a 熟悉色母料中常用助劑的功能,防止不正當(dāng)使用;
　　
　　b 了解助劑之間的協(xié)同效果,對降低成本十分重要;
　　
　　c 學(xué)會鑒別助劑的偽劣,防止高低品質(zhì)的摻假;
　　
　　(2) 合理的無機(jī)粉體的目數(shù)
　　
　　a 目數(shù)并不是越細(xì)越好,要根據(jù)不同的產(chǎn)品用途來選擇目數(shù),而且 不同的目數(shù)對助劑的用量要求不同,要學(xué)會鑒定目數(shù)的簡單方法防止供應(yīng)商的質(zhì)量作假。
　　
　　b 可以選擇不同的無機(jī)粉體復(fù)合不僅降低成本十分有效而且可以賦予產(chǎn)品特殊的性能。比如我們開發(fā)的鈣粉配合滑石粉或者高嶺土一起經(jīng)JL——G03多元羥醇酯超分散偶聯(lián)劑進(jìn)行復(fù)合改性,生產(chǎn)的產(chǎn)品就具有填充增強(qiáng)增韌抗電擊等多種功能!
　　
　　(3)原料中適當(dāng)?shù)奶砑硬糠謨?yōu)質(zhì)回收料, 好的回收料完全可以替代新料使用,但必須控制好回收料質(zhì)量穩(wěn)定性。
　　
　　(4) 工藝上的優(yōu)化選擇
　　
　　a 混料工藝的優(yōu)化,提高生產(chǎn)效率;
　　
　　b 造粒溫度優(yōu)化,降低生產(chǎn)成本;
　　
　　(5) 生產(chǎn)過程中的管理可以有效的降低生產(chǎn)成本,合理避開用電的高峰期,直接降低成本。
　　
　　4 加工設(shè)備與工藝控制
　　
　　填充母粒加工時要根據(jù)不同比例的配料量以及樹脂的技術(shù)參數(shù),選擇不同的加工溫度及螺桿的轉(zhuǎn)速等。擠出機(jī)的排氣口最好使用真空泵排氣,并宜安裝兩個排氣口。這主要是考慮到物料在螺桿與筒體之間熔融、剪切、混煉、擠壓過程中溫度升高后,將產(chǎn)生許多氣體(包括水蒸氣、低分子物的氣體等),若不及時排出則易使有用的物料降解,性能變差,降低產(chǎn)品質(zhì)量,同時生產(chǎn)出的母粒易產(chǎn)生小氣孔,直接影響到塑料制品的質(zhì)量。
　　
　　重鈣粉的干燥和表面處理使用高速混合機(jī)。近年來高速混合機(jī)的結(jié)構(gòu)已根據(jù)粉體加工的特點做了很大改進(jìn)。
　　
　　在混煉造粒階段,加工設(shè)備可以有不同的選擇,如積木式同向平行雙螺桿擠出機(jī)、密煉加單螺桿擠出機(jī)等。最近三螺桿擠出機(jī)也開始用于母料的混煉和造粒,具有混煉效果好、產(chǎn)能高等優(yōu)勢。選擇設(shè)備的出發(fā)點是混煉效果要好、同樣的人力、能耗的前提下產(chǎn)量要高、對物料的種類及組份變化的適應(yīng)性強(qiáng)、連續(xù)運行平穩(wěn)、持久等方面,而對于溫度控制系統(tǒng)的要求相對可以寬松一些。當(dāng)填充母粒的配方確定之后造粒工藝是決定母粒質(zhì)量好壞重要因素。
　　
　　(a)加熱溫度
　　
　　加熱溫度取決于載體樹脂的軟化點或熔融溫度,載體樹脂軟化點或熔融溫度越高,加熱溫度也就越高,一般應(yīng)高出樹脂的熔融溫度5℃左右。加熱溫度過低樹脂不能充分熔化,有限的載體樹脂也就無法將無機(jī)粉完全包覆,母粒的表面粗糙粒子中間出現(xiàn)空洞,樹脂和無機(jī)粉體無法成均勻體系。加熱溫度過高,助劑易揮發(fā)樣,螺桿剪切力降低不宜塑化,同樣影響母粒的質(zhì)量。一般情況下,二區(qū)溫度應(yīng)是造粒最高溫度,一區(qū)比二區(qū)溫度低10℃左右,三區(qū)、四區(qū)溫度與二區(qū)基本相同,從五區(qū)開始直至機(jī)頭按5——10℃的梯度逐漸降低。
　　
　　(b)主機(jī)的轉(zhuǎn)速
　　
　　對于一定規(guī)格的雙螺桿擠出機(jī),主機(jī)轉(zhuǎn)速決定于產(chǎn)量,主機(jī)轉(zhuǎn)速越高,產(chǎn)量越大。實踐證明,對于任何雙螺桿擠出機(jī)來說,并非產(chǎn)量越大越好,一般控制在主機(jī)最高轉(zhuǎn)速60——70%為宜。轉(zhuǎn)速過大,物粒在螺桿中停留時間小,自然也就塑化不好。主機(jī)的轉(zhuǎn)速還應(yīng)與喂料機(jī)的轉(zhuǎn)速和切粒機(jī)轉(zhuǎn)速相匹配,否則會出現(xiàn)冒料或粒子過大或過小等異常現(xiàn)象。比如說過高的轉(zhuǎn)速(100%的主機(jī)最高轉(zhuǎn)速),機(jī)器高負(fù)荷運轉(zhuǎn),可能會降低機(jī)器使用壽命等問題 。
　　
　　(c)水泵和真空泵的使用
　　
　　水泵是用來調(diào)節(jié)螺桿溫度的裝置,除非某一區(qū)域溫度過高,一般情況下應(yīng)盡可能關(guān)閉水閥,可節(jié)省電耗,只要各區(qū)溫度調(diào)節(jié)的合理,水泵可以不用。
　　
　　真空泵是用來排除低揮發(fā)組分的裝置,一般用于接枝反應(yīng)或淀粉填充母粒的生產(chǎn)。對于生產(chǎn)無機(jī)粉填充母粒來說,最好不用或少用。抽真空容易將物料中的助劑抽走,影響母粒在基體樹脂中分散或加工成型。
　　
　　總之,色母料生產(chǎn)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要大家用心研究廣泛交流,控制好生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)才可以生產(chǎn)出高品質(zhì)低成本的產(chǎn)品。以上只是本人結(jié)合資料和經(jīng)驗做了一個簡單的總結(jié),供大家參考共同學(xué)習(xí)一起探討為行列發(fā)展一起努力!
　　
　　推介一個比較實用簡單的生產(chǎn)方法供大家參考,采用 JL——T01填料母料復(fù)合改性劑(Modifier) ,這個產(chǎn)品是采用特殊的化學(xué)合成技術(shù)及功能性復(fù)合技術(shù),將多種合成的新型大分子高活性物質(zhì),在專用設(shè)備上采用“一包化”勻化技術(shù),因此產(chǎn)品集偶聯(lián)劑、高效分散劑及加工助劑等多種功能于一體。在填料母料加工過程中添加JL——T01填料母料復(fù)合改性劑,不僅能使無機(jī)填料得到完全包覆,同時保證在基體樹脂中高度分散,而且能改善填料母料體系各組分的相容性,促進(jìn)塑化,降低熔體粘度,改善加工流動性,提高生產(chǎn)效率。
　　
　　使用方法:
　　
　　1。復(fù)合改性填料母料制備
　　
　　一般拉絲、注塑產(chǎn)品選用400——800目重質(zhì)碳酸鈣,白度大于95 %,水份小于0。5%即可;
　　
　　吹膜產(chǎn)品選用1250目以上微細(xì)重質(zhì)碳酸鈣或滑石粉(透明性和剛性好),白度大于95%即可;
　　
　　增韌母料選用2500目以上超細(xì)重質(zhì)碳酸鈣,白度大于95 %即可;
　　
　　高速混合機(jī)中,按100Kg重質(zhì)碳酸鈣或滑石粉根據(jù)細(xì)度不同添加JL——T01填料母料復(fù)合改性劑 3。0——5。0 %,再加基體樹脂(可配合適量分散劑), 混至100——140℃,混10——15分鐘,即為改性填料,可直接進(jìn)行擠出造粒。
　　
　　2.常用配方
　　
　　聚烯烴載體樹脂    5—— 15(選擇適當(dāng)熔指的搭配)
　　
　　無機(jī)填料    80 —— 90
　　
　　JL——T01填料母料復(fù)合改性劑    3—— 5(考慮成本可以適當(dāng)配合PE蠟)