超松散劑始于20 世紀(jì)70 年代,到20 世紀(jì)80 年代才正式系統(tǒng)地提出來,至20 世紀(jì)90 年代中期,超松散劑以其獨(dú)特的使用功用,在許多松散劑中嶄露頭角,成為當(dāng)今最為人注目的助劑之一。

鈦白粉作為無機(jī)顏料在色母粒中有廣泛的運(yùn)用。但在運(yùn)用進(jìn)程中,較細(xì)的顏料顆粒易凝聚,發(fā)生大顆粒,影響產(chǎn)品品質(zhì),因此不能直接運(yùn)用,必須進(jìn)行松散處理。顏料的松散進(jìn)程可以分為三步:濕潤、細(xì)化和細(xì)化后的安穩(wěn)化 。顏料表面處理便是顏料細(xì)化后安穩(wěn)化的進(jìn)程,在顏料粒子表面上堆積或包覆單分子或多分子的物質(zhì),包括表面活性劑、改性劑、顏料本身的衍生物等。

運(yùn)用超松散劑對(duì)鈦白粉進(jìn)行表面處理,明顯前進(jìn)了鈦白粉的松散功用，本文通過實(shí)驗(yàn)找到了運(yùn)用超松散劑對(duì)鈦白粉進(jìn)行表面處理的運(yùn)用量、工藝條件(溫度、pH 值) 。

超松散劑的分子結(jié)構(gòu)首要分為兩個(gè)部分 ,其間一部分為錨固基團(tuán),如—NR2 , —COOH ,—SO3H等,這些極性基團(tuán)通過離子鍵、氫鍵以及范德華力等效果,緊緊地吸附于顏料表面,防止超松散劑的解析。另一部分為溶劑化鏈,這部分直接決定松散后的顏料在溶劑中的安穩(wěn)性。為此,要求溶劑化鏈對(duì)松散溶劑有較高的親和力,以保證具有杰出的溶劑化效果,超松散劑在顏料粒子表面構(gòu)成必定厚度的保護(hù)層,溶劑化鏈在松散溶劑中比較擴(kuò)展。當(dāng)吸附有超松散劑的顏料粒子相互接近時(shí),由于吸附層的架空效果而使顆粒相互彈開,然后實(shí)現(xiàn)顏料粒子在介質(zhì)中的安穩(wěn)松散。

TiO2 色漿中,顆粒表面富集電荷,很容易與超松散劑的錨固基團(tuán)( —COO- ) 相結(jié)合,在鈦白粉顆粒表面構(gòu)成一層牢固的保護(hù)層,通過超松散劑溶劑化鏈(烴鏈)的空間立體屏障效果,使鈦白粉抵達(dá)安穩(wěn)松散的效果。

實(shí)驗(yàn)材料包括超松散劑,鈦白粉漿料,工業(yè)級(jí),低密度聚乙烯,聚丙烯,工業(yè)級(jí),聚乙烯蠟,

實(shí)驗(yàn)用到的首要儀器及設(shè)備有雙輥混煉機(jī),雙輥混煉機(jī);擠出吹膜機(jī)組,注塑機(jī);小型實(shí)驗(yàn)擠出機(jī);光電分光光度計(jì);扭矩流變儀;光電直讀測(cè)色儀。

實(shí)驗(yàn)辦法如下：先對(duì)材料進(jìn)行表面處理,超松散劑在高速攪拌下乳化,恒溫下參與鈦白粉漿料,調(diào)pH 值,反應(yīng)1 h ,靜置、抽濾、洗刷、枯燥、粉碎、研磨備用。

實(shí)驗(yàn)配方:顏料30 g ;蠟10 g ;樹脂60 g ,工藝流程

功用檢驗(yàn)

1、薄膜隱瞞力檢驗(yàn)

隱瞞力(Hiding Power) 是指顏料隱瞞被上色物底色的才能。用超松散劑不同含量預(yù)處理的鈦白粉制成母粒,然后吹制薄膜,測(cè)定薄膜的透射率,換算成標(biāo)準(zhǔn)膜厚(0. 02 mm) 的光密度值(以下稱光密值) 。光密值越大,隱瞞力越高。

2、上色力檢驗(yàn)

上色力( Tinting St rength) 指顏料上色的才能。鈦白粉在塑猜中的上色力可以用白度來表征,白度越大,鈦白粉的上色力越高。用不同預(yù)處理顏料制成白母粒,然后打樣板,用色差計(jì)丈量其白度(以坦伯白度TW為準(zhǔn)) 、明度(L) 、黃度( YI) 等值。

3、松散性檢驗(yàn)

松散性(Dispersibility) 指顏料在被上色介質(zhì)中的松散才能。松散性的表征、定性的辦法有相差顯微鏡或電子顯微鏡調(diào)查、攝影,定量的辦法是測(cè)定粒度散布。

4、加工功用檢驗(yàn)

加工流變功用是鈦白粉使用于塑料的重要目標(biāo)之一。可以采用扭矩流變法來評(píng)價(jià)鈦白粉的加工功用。

結(jié)果與談?wù)?/p>

1、隱瞞力

隱瞞力是白母粒重要的功用目標(biāo)。顏料的松散水平是影響隱瞞力的首要要素。顏料松散越均勻,粒子越細(xì)小,光密值越大,反之越小。

2、超松散劑用量對(duì)隱瞞力的影響

不同的超松散劑用量對(duì)鈦白粉在薄膜中的松散性影響不同(恒定pH = 8 ,50 ℃,改動(dòng)超松散劑含量3 %～11 %對(duì)顏料進(jìn)行表面處理) ,

超松散劑用量-薄膜光密值曲線。

圖　超松散劑用量對(duì)顏料表面處理的影響

從圖中可以看出,跟著超松散劑用量的增大,光密值在逐步前進(jìn),并抵達(dá)值;然后,跟著用量進(jìn)一步增加反而急劇下降。當(dāng)超松散劑的用量為7 %時(shí),薄膜的光密值,達(dá)0. 342 。

超松散劑的運(yùn)用量與顏料的比表面積有關(guān)。初步跟著超松散劑含量的增加,顏料表面吸附的錨固基團(tuán)越來越多,到7 %時(shí)抵達(dá)飽滿,此時(shí)光密值。跟著超松散劑用量的進(jìn)一步的增多,由于超松散劑之間的相互效果發(fā)生“架橋絮凝”———顏料粒子通過超松散劑

溶劑化鏈的纏結(jié)發(fā)生絮凝,因此,光密值反而下降。

3、pH值對(duì)隱瞞力的影響

顏料表面處理反應(yīng)介質(zhì)的酸堿性對(duì)表面處理效果影響很大,反應(yīng)介質(zhì)的pH 值是顏料表面處理的重要條件。

圖是pH 值- 薄膜光密值曲線。

圖 　酸堿性對(duì)顏料表面處理的影響

通過圖 可以看出,在微酸(pH = 6) 和微堿(pH =8) 條件下,薄膜的光密值,預(yù)處理顏料的松散功用好。由于超松散劑是酯類化合物,在微酸和微堿條件下,易于水解生成錨固基團(tuán)(R —COO- ) 與鈦白粉表面化學(xué)鍵結(jié)合;中性條件下,不利于錨固基團(tuán)的生成,因此表面處理效果欠好;強(qiáng)酸強(qiáng)堿條件下,錨固基團(tuán)也難與顏料粒子結(jié)合,不利于顏料的表面處理。

4、溫度對(duì)隱瞞力的影響

反應(yīng)介質(zhì)的黏度受溫度的影響很大,所以溫度是影響顏料表面處理的重要條件。為了尋覓最優(yōu)的表面處理溫度,本實(shí)驗(yàn)固定pH = 8 ,超松散劑用量7 % ,做了30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃幾組不同溫度下的表面處理實(shí)驗(yàn)。

光密值跟著溫度的升高而增大,50 ℃時(shí)抵達(dá),然后初步隨溫度的升高下降。升高溫度,反應(yīng)介質(zhì)黏度下降,有利于錨固基團(tuán)和鈦白粉表面相結(jié)合;但溫度過高,顏料本身發(fā)生集會(huì),不利于表面處理,形成光密值下降。因此,50 ℃左右是該表面處理辦法的溫度。

5、上色力

顏料的上色力首要取決于顏料本身的屬性,但也受顏料松散性的影響,首要通過樣品的明亮程度(明度) 和白度表征。

表1 、表2 為超松散劑用量和不同pH值處理鈦白粉后的上色力數(shù)據(jù)。

表1 　超松散劑用量對(duì)上色力的影響

超松散劑用量/ % 明度坦伯白度黃度

pH 值明度坦伯白度黃度

由表1 可以看出,超松散劑用量對(duì)白度和明度值影響較大,都高于未預(yù)處理顏料的對(duì)應(yīng)值。這一點(diǎn)闡明,超松散劑的運(yùn)用使鈦白粉松散性前進(jìn)。黃度標(biāo)明樣品的發(fā)黃程度,對(duì)白母粒來說,黃度越小越好,從表中的數(shù)據(jù)可以看出,超松散劑用量為7 % ,黃度值最小。

由表2 可以看出,pH = 10 時(shí),白度和明度值明顯下降,且黃度較大,上色力最差;pH = 6 條件下黃度值最小,且白度和明度較高,上色力最強(qiáng)。

6、松散性

松散性對(duì)鈦白粉在塑猜中的使用功用有重要影響。

圖6 中(a) 是表面處理過的鈦白粉,條件為超松散劑用量7 %、pH = 8 和50 ℃; (b) 是未處理的鈦白粉。可以看出(a) 的松散較為均勻,且鈦白粉粒子較小;而(b) 中,鈦白粉粒子發(fā)生嚴(yán)重集會(huì)。所以用超松散劑處　散開的樹脂最少,表面處理效果好。分析圖7 的(a) 、(b) 、(e) 和(f ) 可以看出pH = 8 時(shí)的松散效果好,如前所述這是由于錨固基團(tuán)的特性形成的。表面處理溫度為50 ℃(b) ,松散性好;當(dāng)　面處理溫度高時(shí)(60 ℃( h) ) ,呈現(xiàn)了“黑點(diǎn)”,鈦白粉發(fā)生凝聚。

7、流變功用測(cè)定

超松散劑由錨固基團(tuán)和溶劑化鏈兩部分組成。通過超松散劑表面處理過的鈦白粉不只松散性、隱瞞力前進(jìn),而且由于溶劑化鏈與載體杰出的相容性,可以改動(dòng)母粒的活動(dòng)功用。以下各圖分別是用超松散劑用量不同(圖8) 、pH 值不同(圖9) 和處理溫度不同(圖10)

預(yù)處理的鈦白粉,依照母粒的配方,由Brabender 流變儀測(cè)得的流變曲線。

從圖8 、9 和10 可以看到,鈦白粉運(yùn)用超松散劑預(yù)處理后,由于溶劑化鏈與載體杰出的相容性和體系黏度必定程度的下降,有利于母粒的加工出產(chǎn)。超松散劑預(yù)處理過的鈦白粉的轉(zhuǎn)矩和平衡轉(zhuǎn)矩,都小于未處理鈦白粉的對(duì)應(yīng)值。

結(jié)論

通過以上的實(shí)驗(yàn)分析,咱們可以得出以下結(jié)論:

(1) 用超松散劑處理鈦白粉,大大前進(jìn)了顏料的松散功用。而且不改動(dòng)顏料的性質(zhì),相反,鈦白粉的白度及加工功用也有所前進(jìn);

(2) 超松散劑的用量對(duì)表面處理有影響,超松散劑用量為7 %時(shí),處理效果;

(3) pH 值也是鈦白粉表面處理的重要要素,在微酸和微堿條件下,錨固基團(tuán)活性,表面處理效果好;

(4) 溫度為50 ℃時(shí)表面處理效果好。