聚烯烴色母粒的熔融指數

第40卷第23期廣州化工No. 22012年12月Guangzhou Chemical IndustryDecember 2012生產(chǎn)技術(shù)聚烯烴色母粒的熔融指數曹艷霞,張廷豐,張盛僑(廣州遠華色母廠(chǎng)有限公司,廣東廣州511356)摘要:熔融指數(MI)是聚烯烴色母粒的一個(gè)重要性能指標,分析和總結了影響聚烯烴色母粒MI五個(gè)主要因素;色母粒載體的種類(lèi)、載體的M和載體在色母粒中所占的比例、色母粒中所選用的分散劑的種類(lèi)和用量;色母粒中選用的顏料、填充料的種類(lèi)與含量;色母粒中選用的潤滑劑和其它添加劑的種類(lèi)和含量和色母粒中填充料的種類(lèi)和含量。關(guān)鍵詞:聚烯烴色母粒,熔融指數(M),影響因素中圖分類(lèi)號:TQ320文獻標識碼:A文章編號:1001-9677(2012)23-0130-03The Melting Index of Polyolefin MasterbatchCAO Yan-xia, ZHANG Ting-feng, ZHANG Sheng -qiaoGuangzhou Eastern Rainbow Masterbatch Factory Co, Ltd, Guangdong Guangzhou 511356, ChinaAbstract: Melting Index ( MI)was one of the key performance index of polyolefin Masterbatch. Five main factorshich would affect the performance of polyolefin Masterbatch mainly were analyzed and summarized, including the sortsand content of carrier resin, the sort and content of dispersion agents, the pigments chosen in Masterbatch, the sorts andcontent of filler and the sorts and contents of lubricant and the other additivesKey words: polyolefin Masterbatch; MI; influence factors法最常采用的著(zhù)色方法,聚烯烴色母粒主要由顏料、載體、1M對于聚烯烴色母粒的重要性分散劑三部分組成,其性能指標包括表1所示的項目2。聚烯烴是典型的熱塑性聚合物,在熔融狀態(tài)下加工成最終表1聚烯烴色母粒的主要性能指標制品的,和其配套使用的色母粒和功能母粒必須與其有良好的互容性,熔融指數( Melting Index)成為聚烯烴色母粒的最重項目要求要的性能指標之一。原則上,聚烯烴色母粒的MI必須高于客色相與客戶(hù)標準板的色差戶(hù)所使用的樹(shù)脂的MI。色濃度與客戶(hù)標準板選熔融指數(MI),習慣上亦稱(chēng)熔體流動(dòng)速率(MFR),是外觀(guān)與客戶(hù)協(xié)商一致指聚合物熔體在一定溫度、一定負荷下熔體每10min通過(guò)標準1g色母粒有多少顆粒數口模(2.095mm)的重量。工業(yè)上常用熔融指數以區不分不同分散性吹膜,400倍顯微鏡觀(guān)察牌號的聚乙烯樹(shù)脂、聚丙烯樹(shù)脂。一般來(lái)說(shuō)看,分子結構接近熔點(diǎn)色母粒的熔點(diǎn)的前提下,M值越低,樹(shù)脂的分子量越高。數均分子量相同熔融指數MIGB3682必選時(shí),星形高分子樹(shù)脂、樹(shù)枝型高分子樹(shù)脂、分子量分布較寬的水分含量a/%色母粒中的水分含量樹(shù)脂的M較高,線(xiàn)性高分子樹(shù)脂、分子量分布較窄的樹(shù)脂的MI較低。M越大,聚合物熔體的流動(dòng)性越好,但平均分子量揮發(fā)分含量m/%色母粒中可揮發(fā)組分的含量越低耐熱溫度符合客戶(hù)的加工工藝條件要求聚烯烴色母粒只是塑料加工工業(yè)中的一個(gè)中間體材料,因遷移性?shī)Z合客戶(hù)應用要求此必須考慮色母粒使用客戶(hù)的樹(shù)脂的性質(zhì),必須保證其提供的色母粒與使用者的其他原材料的性質(zhì)相匹配,最重要考慮的是其中,色相、色濃度為聚烯烴色母粒的首要指標。分散性色母粒和客戶(hù)使用的樹(shù)脂之間的相容性、擴散性和分散性。這直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。不同的產(chǎn)品、不同的生產(chǎn)工藝對色樣聚烯烴色母粒的熔體流動(dòng)指數M就成為了色母粒制造和生母粒的分散性的要求差別很大,化纖類(lèi)、無(wú)紡布類(lèi)產(chǎn)品對色母產(chǎn)中一個(gè)很重的粒亡不影響到注射、擠出、模塑粒中色粉的分散性和擴散性要求最高,其次是吹膜類(lèi)產(chǎn)品;注加工過(guò)程塑、擠塑、吹塑、拉絲類(lèi)產(chǎn)品對色母粒的分散性和擴散性要求分散程度和中國煤化工色樹(shù)脂混合時(shí)的顏料CNMHG稍低。通訊作者:曹艷葭(1973-),女,工學(xué)博士,主要從事高分子材料配方設計與改性工作第40卷第23期曹艷霞等:聚烯烴色母粒的熔融指數2影響聚烯烴色母粒M的因素得的分散狀態(tài),它的著(zhù)色效果與其粒子大小和分布均勻程度密切相關(guān)。分散劑的性能主要是其極性、熔點(diǎn)、密度、分子量影響聚烯烴色母粒M的因素主要包括五個(gè)方面:一是色及其分布、熔體粘度和結晶性,最關(guān)鍵的考量項目為極性和分母粒載體的種類(lèi)、載體的M和載體在色母粒中所占的比例;子量及其分布。常見(jiàn)的用于色母粒的分散劑包括低分子蠟、離是色母粒中所選用的分散劑的種類(lèi)和用量;三是色母粒中選子聚合物、硬脂酸鹽類(lèi)等,低分子蠟包括聚乙烯蠟、聚丙烯用的顏料、填充料的種類(lèi)與含量;第四是色母粒中選用的潤滑蠟、氧化聚乙烯蠟、EVA蠟等劑和其它添加劑的種類(lèi)和含量,最后是色母粒中填充料的種類(lèi)般來(lái)說(shuō),分散劑的極性越小(例如聚乙烯蠟)、用量越和含量,下面分別予以介紹。多、分子量越低、分子量越寬,則所得到的聚烯烴色母粒的MI2.1色母粒載體種類(lèi)、MI和含量也越高,母粒的外觀(guān)相對光滑潤澤。但是和高M(jìn)I載體不同的是,由于分散劑通常的分子量較低,過(guò)多的分散劑加入色母粒載體是色母粒的基體,并可使色母粒成規則、均勻的顆粒配方體系后由于和載體的相容性較差可能會(huì )析出附著(zhù)在色母粒狀。載體的種類(lèi)和用量的選擇是決定色母粒質(zhì)量的一個(gè)首要因的表面形成一層霧狀覆蓋層,導致色母粒外觀(guān)灰蒙蒙的不艷素。選擇載體要考慮與被著(zhù)色樹(shù)脂相容性好,同時(shí)載體的流動(dòng)性應該大于被著(zhù)色樹(shù)脂,且著(zhù)色后不影響制品的性能,一般來(lái)2.3顏料的種類(lèi)和用量說(shuō),聚烯烴用色母粒常用MI為10~100g10min(190℃/2.16kgf)的LDPE、 LLDPE或者不同M的LDPE、LDPE的混眾所周知,色母粒最原始也是最關(guān)鍵的功能是著(zhù)色,因此合物作為載體1,也經(jīng)常用M為10-50g10min(20℃/顏料是色母粒中最核心的成分,不同種類(lèi)和性質(zhì)的顏料及其含2.16kgf)的聚丙烯樹(shù)脂作為聚丙烯母粒的載體,這里請注意,量對色母粒的M的影響也是不同的以聚丙烯為載體樹(shù)脂的聚烯烴色母粒原則上只能用于聚丙烯產(chǎn)聚烯烴色母粒用的顏料包括無(wú)機顏料、有機顏料兩大類(lèi),品的加工生產(chǎn),而已LDPE、LDPE、MDPE、 MLDPE為載體樹(shù)染料較少用于聚烯烴著(zhù)色(熒光染料除外)。無(wú)機顏料通常是脂的聚烯烴色母粒既可以用于聚乙烯產(chǎn)品的加工生產(chǎn),也可以金屬的氧化物、硫化物和硫酸鹽、鉻酸鹽、鋁酸鹽等鹽類(lèi)以及炭黑。鈦白粉和炭黑是應用于塑料著(zhù)色的兩種非常重要的無(wú)機高熔體流動(dòng)速率(MFR)的LDPE、LDPE一方面與色母顏料。據報道,炭黑是對色母粒的影響最大的顏料。粒的傳統載體樹(shù)脂LDPE、 LLDPE相同,兩者能夠充分混合,有機顏料與無(wú)機顏料相比,具有著(zhù)色力高、分散性好、色另一方面,高M(jìn)FR的LDPE對色母粒體系的豁度有調節作用,鮮艷、色譜齊全、相對密度小等優(yōu)點(diǎn),按分子結構可分為偶又可將其視為分散劑。因此,高熔體流動(dòng)速率(MFR)的氮顏料、酞顏料、雜環(huán)顏料、色淀顏料、熒光顏料、熒光增LDPE、LLDE和PP的選用是近年來(lái)改善色母粒性能、降低色白劑等等。由于其和聚烯烴具有更好的相容性和更高的著(zhù)色母粒成本的一個(gè)重要途徑)。一般說(shuō)來(lái),高M(jìn)的載體由于力,具有更好的性?xún)r(jià)比,因此成為目前聚烯烴色母粒中顏料的具有更好的流動(dòng)性,對色粉具有更好的潤濕性,這是對色粉的主要來(lái)源。有機顏料和無(wú)機顏料對聚烯烴色母粒M的影響主均勻分散有利的;但是過(guò)高M(jìn)的載體也意味著(zhù)色母粒制備過(guò)要由顏料粒子的結構、孔徑大小及分布、比表面積、吸油量等程中的熔體粘度較低,傳遞的螺桿、捏合、研磨等分散的機械因素引起。力較低,這對色粉的分散又是不利的。從這個(gè)意義上,我們選顯然,顏料的粒子結構越接近緊密的圓球形、平均孔徑越擇色母粒的載體時(shí)并不是所選擇的載體的M越高越好,而是大、比表面積越小、吸油量越低、則其對色母粒M的影響越要結合色母粒配方體系和自有的加工設備和工藝條件優(yōu)化篩小。一般來(lái)說(shuō),相同色粉含量下,無(wú)機顏料對色母粒的M的影響相對較小。LDPE、 LLDPE、HDPE、P等市場(chǎng)上均存在著(zhù)粒料和粉料2.4潤滑劑和其它添加劑的影響的區別,同一個(gè)生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的同一個(gè)牌號的粒料和粉料的由于多數聚烯烴加工成型過(guò)程采用的是粒料樹(shù)脂,粉體狀MI可能會(huì )有一定差距,同時(shí)粉末在存放過(guò)程中,氧化、紫外線(xiàn)的潤滑劑很難和粒狀的樹(shù)脂、色母粒等混合均勻,因此潤滑劑等等都可能使得高分子斷鏈而成為低分子片段從而造成樹(shù)脂的和其它添加劑一般是加在色母粒中或者功能母粒中的。熔融指數上升,這些因素色母粒制造商在選料和控制品質(zhì)時(shí)均聚合物加工成型過(guò)程中存在著(zhù)兩種摩擦:熔融聚合物分要考慮在內。顏料、添加劑之間的內摩擦和聚合物熔體與加工機械表面另外要特別注意的是,近年來(lái)由于色母粒廠(chǎng)遍地開(kāi)花,行的外摩擦。這些摩擦作用使熔體的流動(dòng)性降低,降低加工產(chǎn)業(yè)內競爭異常激烈和殘酷,有些色母粒廠(chǎng)為了降低原材料成本率,同時(shí)嚴重的摩擦作用會(huì )使制品表面變得粗糙,缺乏光澤或提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上的價(jià)格競爭力選用再生料、副牌料等部分或形成流紋。潤滑劑的加人就是要減少以上兩種摩擦”。潤滑劑者全部替代新料作為色母粒制備的載體,這些再生料、副牌料主要有飽和烴、鹵代烴類(lèi)、脂肪酸類(lèi)、脂肪酸酷類(lèi)、脂肪族酰中所含有的催化劑殘留、添加劑殘留以及雜質(zhì)都會(huì )降低樹(shù)脂以胺類(lèi)、金屬皂類(lèi)、脂肪醇及多元醇類(lèi)等,最常用的是金屬皂類(lèi)及由其制備而成的色母粒的加工熱穩定性,導致樹(shù)脂和色母粒和脂肪族酰胺類(lèi)如硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、硬脂酸鋅,硬脂酸酰的MI值不穩定且變化非常大,對于色母粒的使用者來(lái)說(shuō)是非胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、EBS等。常不利的。其它添加劑包括抗氧化劑、紫外光吸收劑、抗靜電劑等一般來(lái)說(shuō),對于聚烯烴色母粒來(lái)說(shuō),相同的色母粒配方體等,加入的目的是為了保證色母粒制備加工過(guò)程中的熱氧穩定系和制備工藝條件下,選擇高M(jìn)I的樹(shù)脂載體所制得的色母粒性、成品加工的中國煤化工凈電性。根據經(jīng)的MI也較高,所得的色母粒具有光滑、均勻的外觀(guān)。驗,幾乎所有的潤CNMHG高聚烯烴色母粒2.2分散劑的種類(lèi)和用量的MI值,即提高蘗Ⅻ以,達是因為無(wú)論是潤在塑料著(zhù)色中,使用適當的載體或添加劑潤濕顏料,減小滑劑還是其它添加劑,均為分子量小于1000的低分子物質(zhì),和顏料粒度的方法,稱(chēng)為分散。顏料的著(zhù)色性能主要取決于所獲(下轉第164頁(yè))164廣州化工2012年12月速熟悉、掌握工藝和設備奠定基礎,強化實(shí)習效果,提高實(shí)習參考文獻質(zhì)量78[1]蔣敏,田妮,沙玉輝,等.材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)實(shí)驗教學(xué)改革[J].中國冶金教育,2010(1):47-493結語(yǔ)[2]丁浩鄧雁希,杜高翔加強實(shí)踐教學(xué)培養大學(xué)生的創(chuàng )新能力和實(shí)踐能力[J].中國地質(zhì)教育,2007,16(3):116-118經(jīng)過(guò)多年的努力,我們在寬口徑材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)認識[3]張春艷,田中青唐利文等材料工程類(lèi)課程建設與實(shí)習相結合的教學(xué)實(shí)習的教學(xué)探索和實(shí)踐中,已經(jīng)初步建設了涵蓋五個(gè)專(zhuān)業(yè)方向模式探討[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報社會(huì )科學(xué)版,007):198-19的一大批認識實(shí)習基地。在實(shí)習過(guò)程中,積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)[4]謝昭明,劉躍華黎學(xué)明,等改革專(zhuān)業(yè)認識實(shí)習教學(xué)模式強化綜合驗,實(shí)習的過(guò)程拓寬學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識和視野,明顯提高了學(xué)生能力培養[J].重慶大學(xué)學(xué)報:社會(huì )科學(xué)版,2003,9(6):212-213的獨立思考能力,也培養了學(xué)生的工程意識。但是,提高材料[5]王文燕,哀科,付勇智.卓越工程師培育過(guò)程中專(zhuān)業(yè)認識實(shí)習的意科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)認識實(shí)習質(zhì)量是一項長(cháng)期的、艱巨的任務(wù),相義及教學(xué)模式探討[J].中國電力教育,2011(4):140-141信通過(guò)對上述方法的研究與實(shí)踐,能夠彌補學(xué)生現場(chǎng)實(shí)習的不6]潘云鶴論研究型大學(xué)工科學(xué)生的能力培養[]高等工程教育研足,最大限度地激發(fā)學(xué)生對專(zhuān)業(yè)方向的興趣,啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng )新究,2005,93(4):14-19思維,為專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習打下良好的基礎。[7]周龍昌,陳小鵬,王琳琳,等精心設計實(shí)習內容提高認識實(shí)習教學(xué)質(zhì)量[J].實(shí)驗室研究與探索,2008,27(4):113-115[8]張敏樹(shù),肖敏認識實(shí)習的教學(xué)改革實(shí)踐[J.高教論壇,2006(6)(上接第131頁(yè))色母粒中的載體、分散劑的分子量的差異較大,不能與色母粒參考文獻的載體和分散劑相容性]陳杰.我國色母?，F狀及發(fā)展[J].現代塑料加工應用,1995,72.5填充料種類(lèi)和含量的影響(6):50-53聚烯烴色母粒中加人填充料通常有兩個(gè)目的,普通微米級[2]吳立峰.塑料著(zhù)色和色母粒實(shí)用手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社,北京,1998:207-20的填充料一般是為了降低色母粒的制造成本,納米級和特殊處[3]ca公司市場(chǎng)開(kāi)發(fā)部,M與色母粒生產(chǎn)[J.國外塑料,95理的填充料據有提高顏料的分散性和著(zhù)色力的作用0。常用的填充料包括重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、納米碳酸鈣、重晶石硫[4]程曉靜,喬輝,吳立峰,等.不同熔指的LDP共混體系在色母粒中酸鋇、輕質(zhì)硫酸鋇、滑石粉、硅藻土、高嶺土、白炭黑等等。的應用[J].塑料,2011,40(3):36-38由于填充料粒徑具有較大的比表面積和孔隙率,因此一般5]程曉靜丁筠喬輝等高M(jìn)FR的LDPE在聚烯烴色母粒中的應是降低色母粒的MI值的,填充料的種類(lèi)、含量、粒徑大小用[冂].合成樹(shù)脂及塑料,2010,27(3):57-60(目數)和表面處理是填充料影響聚烯烴色母粒M值的主要因[6]王春波.LDPE和 LLDPE為載體的色母粒的制備及性能研究(D素北京:北京化工大學(xué)化學(xué)系,2003總之,熔融指數M是聚烯烴色母粒的一個(gè)重要指標,是7]周久茹,蘇志遠李金.聚丙烯粉料、粒料熔融指數差異原因分析[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù),2012,01:32-聚烯烴色母粒配方組分之間共同相互作用的結果,是色母粒制[8]張志毅PE用色母粒分散劑和顏料的研究D].北京:北京化工大造商配方設計能力和產(chǎn)品品質(zhì)控制水平的綜合體現,色母粒的學(xué)化學(xué)系,2001MI值應該和客戶(hù)樹(shù)脂的M相匹配,使得色母粒既可以在使用9]侯元春,鄧佩琦新型光亮潤滑劑Y在A(yíng)BS和PVC塑料制品中的者的基體樹(shù)脂中順利分散和擴散,同時(shí)對終端成品的力學(xué)性能應用[J].塑料,1995,24(5):38-40和物理性能影響最小[10]武鵬郭婷,喬輝,等.納米硫酸鋇對高濃度聚烯烴色母粒色彩性能的影響[J]塑料科技,2009,37(11):53-56H中國煤化工CNMHG