有机颜料在塑料中应用性能的表征与评价(三) 2008-04-29 02:16
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来源:中华有机颜料网 | 日期:2007-4-24 |
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2.3 加工流变性能
颜料加入塑料中,对塑料的加工流变性能会产生一定影响,其含量越高,影响越显著。尤其在生产色母粒时,颜料加工性能的优劣会极大地影响生产率和生产成本。
颜料的加工性能,通常采用动态扭矩流变法来评价。在扭矩-时间曲线中,最大扭矩与体系功率消耗密切相关,平衡扭矩则反应了体系的最终粘度。因此最大扭矩和平衡扭矩越低,则体系功率消耗就越小,加工过程就会越顺利,也就表明颜料的加工性能越好。
我们采用Brabender转矩流变仪进行测试。(试验温度130℃,仪器转速为30r/min,试验时间8-10min) 测试结果如下:
![]() 图11可看出相对于没有添加颜料和分散剂的空白试样而言,加入颜料与分散剂的树脂的最大扭距和平衡扭距均高于空白试样,这就表明此种颜料的加入对树脂的熔体流动起到了阻碍的作用。在着色加工过程中捷虹JH-8305k的最大扭距和前5min的扭距均低于科莱恩HR-02的,说明初期加工性能捷虹JH-8305k要稍优于科莱恩HR-02。两者8min后的平衡扭距基本相同。
图12可看出加入添加剂的树脂的最大扭距和平衡扭距均高于空白试样,说明此种颜料的加入降低了树脂的加工性能。在着色加工过程中尽管捷虹JHR-2540的最大扭距高于Ciba 2030的2~3Nm,但其平衡扭距却低于Ciba 2030的2~3Nm,说明捷虹JHR-2540的加工性能较优。 ![]() 图14可看出颜料的加入降低了树脂的加工性能。但其平衡时间也缩短了。在着色加工过程中捷虹JHB-710k的最大扭距和平衡扭距均高于BASF R6850的,但相差不大。
2.4 耐热性能
颜料的耐热性能是指颜料本身以及着色后塑料在受热情况下色光变化的特性。影响颜料耐热性能的主要因素是其本身的化学结构、分子极性、分子量等,或者在受热时和其他添加剂发生某些化学反应等。
评价颜料耐热性能的方法有很多种,本实验采用的是在注塑来样颜料色板(颜料含量0.4%)过程中,将物料分别在200℃、240℃、260℃、280℃下在注射机螺杆储料段保留5min后再进行色板的注射。通过高精度测色仪对所得色板进行色彩测试,以200℃下的色彩参数为基准,比较其他温度下注塑时发生的细微的颜色变化,即色差,并将国内产品与国外产品进行比较。测试结果如下:
![]() ![]() ![]() ![]() 从表9可以看出,随着注塑温度的上升,样品的DE*值随之增大,说明注塑温度的上升会导致色彩差异的增大,在220℃时,相对于200℃,样品的色差大致在2左右,低于3的限定值,但是温度继续上升,色差增大十分明显,在280℃时,相对于200℃,色差达到了14。
表10中,我们可以发现,温度的升高虽然必然引起色差的增大,但是对于PR254而言,增大的趋势并不明显。在200~260℃的注塑温度下,所得样品的色差相对于200℃时的基准来说,都低于1。PR254是二酮-吡咯-吡咯颜料,其分子式十分对称,两个苯环和并吡咯环都具有共轭稳定作用,另外,苯环上的氯原子基团也有益于耐热性的提高,从而使得PR254的耐热性表现优异。而国内的JHR-2540比汽巴公司的同类产品203表现更佳。在260℃的注塑温度下,同等条件下的国内产品得到的色差仅为0.78,而汽巴产品则达到了0.99。
从表11中,可以看出,在200~280℃的注塑温度下,不同样品的色差都在3以下,说明该铜酞菁颜料的耐热性能优良。而国产颜料JHB-408k的耐热性明显不如巴斯夫公司产品,在280℃下,国产颜料的色差为2.52,而巴斯夫公司产品色差仅为1.57。
从表12中,可以看到,在注塑温度高于200℃时,色彩差异大大增加,在220℃时,国产颜料的
色差达到了3.43,而巴斯夫颜料的色差甚至达到了6.04。随着温度增加,巴斯夫产品的色差上升到了8左右。这说明,PB15:1颜料的耐热性远远不及和它分子结构相同的PB15:3。
PB15:1和PB15:3的化学结构完全相同,但是PB15:3为稳定的β-晶体,色光为绿光蓝。而PB15:1的晶型为α-晶,色光为红光蓝。由于晶型的不同,造成了其耐热性的差异。而PB15:3的结果分析中,国产颜料之所以不如巴斯夫产品,原因可能是因为颜料分子结晶完整度不如巴斯夫公司产品,通过改善后处理工艺,促进结晶过程的发展,应该能提高产品质量和性能。
3 结论
通过以上讨论,可以得出以下结论:
1. 国产颜料PY83、PR254、 PB15:3在色彩性能上已达到国外同类产品的水平;而国产PB15:1颜料在色彩性能上与BASF同类产品有一定的差距。
2. 国产颜料在分散性能和加工性能方面与国外同类产品相比,性能接近。
3. 国产颜料在耐热性方面与国外产品相当,而国产PB15:3颜料的耐热性能还有待提高。
4. 从实验结果来看,色彩性能、分散性能、加工流变性能、以及耐热性四个指标基本上反映了颜料的主要性能,能够作为评价颜料性能的基础参数。 |