聚烯烃色母粒的熔融指数

第40卷第23期广州化工No. 22012年12月Guangzhou Chemical IndustryDecember 2012生产技术聚烯烃色母粒的熔融指数曹艳霞,张廷丰,张盛侨(广州远华色母厂有限公司,广东广州511356)摘要:熔融指数(MI)是聚烯烃色母粒的一个重要性能指标,分析和总结了影响聚烯烃色母粒MI五个主要因素;色母粒载体的种类、载体的M和载体在色母粒中所占的比例、色母粒中所选用的分散剂的种类和用量;色母粒中选用的颜料、填充料的种类与含量;色母粒中选用的润滑剂和其它添加剂的种类和含量和色母粒中填充料的种类和含量。关键词:聚烯烃色母粒,熔融指数(M),影响因素中图分类号:TQ320文献标识码:A文章编号: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法最常采用的着色方法,聚烯烃色母粒主要由颜料、载体、1M对于聚烯烃色母粒的重要性分散剂三部分组成,其性能指标包括表1所示的项目2。聚烯烃是典型的热塑性聚合物,在熔融状态下加工成最终表1聚烯烃色母粒的主要性能指标制品的,和其配套使用的色母粒和功能母粒必须与其有良好的互容性,熔融指数( Melting Index)成为聚烯烃色母粒的最重项目要求要的性能指标之一。原则上,聚烯烃色母粒的MI必须高于客色相与客户标准板的色差户所使用的树脂的MI。色浓度与客户标准板选熔融指数(MI),习惯上亦称熔体流动速率(MFR),是外观与客户协商一致指聚合物熔体在一定温度、一定负荷下熔体每10min通过标准1g色母粒有多少颗粒数口模(2.095mm)的重量。工业上常用熔融指数以区不分不同分散性吹膜,400倍显微镜观察牌号的聚乙烯树脂、聚丙烯树脂。一般来说看,分子结构接近熔点色母粒的熔点的前提下,M值越低,树脂的分子量越高。数均分子量相同熔融指数MIGB3682必选时,星形高分子树脂、树枝型高分子树脂、分子量分布较宽的水分含量a/%色母粒中的水分含量树脂的M较高,线性高分子树脂、分子量分布较窄的树脂的MI较低。M越大,聚合物熔体的流动性越好,但平均分子量挥发分含量m/%色母粒中可挥发组分的含量越低耐热温度符合客户的加工工艺条件要求聚烯烃色母粒只是塑料加工工业中的一个中间体材料,因迁移性夺合客户应用要求此必须考虑色母粒使用客户的树脂的性质,必须保证其提供的色母粒与使用者的其他原材料的性质相匹配,最重要考虑的是其中,色相、色浓度为聚烯烃色母粒的首要指标。分散性色母粒和客户使用的树脂之间的相容性、扩散性和分散性。这直接影响最终产品的质量。不同的产品、不同的生产工艺对色样聚烯烃色母粒的熔体流动指数M就成为了色母粒制造和生母粒的分散性的要求差别很大,化纤类、无纺布类产品对色母产中一个很重的粒亡不影响到注射、挤出、模塑粒中色粉的分散性和扩散性要求最高,其次是吹膜类产品;注加工过程塑、挤塑、吹塑、拉丝类产品对色母粒的分散性和扩散性要求分散程度和中国煤化工色树脂混合时的颜料CNMHG稍低。通讯作者:曹艳葭(1973-),女,工学博士,主要从事高分子材料配方设计与改性工作第40卷第23期曹艳霞等:聚烯烃色母粒的熔融指数2影响聚烯烃色母粒M的因素得的分散状态,它的着色效果与其粒子大小和分布均匀程度密切相关。分散剂的性能主要是其极性、熔点、密度、分子量影响聚烯烃色母粒M的因素主要包括五个方面:一是色及其分布、熔体粘度和结晶性,最关键的考量项目为极性和分母粒载体的种类、载体的M和载体在色母粒中所占的比例;子量及其分布。常见的用于色母粒的分散剂包括低分子蜡、离是色母粒中所选用的分散剂的种类和用量;三是色母粒中选子聚合物、硬脂酸盐类等,低分子蜡包括聚乙烯蜡、聚丙烯用的颜料、填充料的种类与含量;第四是色母粒中选用的润滑蜡、氧化聚乙烯蜡、EVA蜡等剂和其它添加剂的种类和含量,最后是色母粒中填充料的种类般来说,分散剂的极性越小(例如聚乙烯蜡)、用量越和含量,下面分别予以介绍。多、分子量越低、分子量越宽,则所得到的聚烯烃色母粒的MI2.1色母粒载体种类、MI和含量也越高,母粒的外观相对光滑润泽。但是和高MI载体不同的是,由于分散剂通常的分子量较低,过多的分散剂加入色母粒载体是色母粒的基体,并可使色母粒成规则、均匀的颗粒配方体系后由于和载体的相容性较差可能会析出附着在色母粒状。载体的种类和用量的选择是决定色母粒质量的一个首要因的表面形成一层雾状覆盖层,导致色母粒外观灰蒙蒙的不艳素。选择载体要考虑与被着色树脂相容性好,同时载体的流动性应该大于被着色树脂,且着色后不影响制品的性能,一般来2.3颜料的种类和用量说,聚烯烃用色母粒常用MI为10~100g10min(190℃/2.16kgf)的LDPE、 LLDPE或者不同M的LDPE、LDPE的混众所周知,色母粒最原始也是最关键的功能是着色,因此合物作为载体1,也经常用M为10-50g10min(20℃/颜料是色母粒中最核心的成分,不同种类和性质的颜料及其含2.16kgf)的聚丙烯树脂作为聚丙烯母粒的载体,这里请注意,量对色母粒的M的影响也是不同的以聚丙烯为载体树脂的聚烯烃色母粒原则上只能用于聚丙烯产聚烯烃色母粒用的颜料包括无机颜料、有机颜料两大类,品的加工生产,而已LDPE、LDPE、MDPE、 MLDPE为载体树染料较少用于聚烯烃着色(荧光染料除外)。无机颜料通常是脂的聚烯烃色母粒既可以用于聚乙烯产品的加工生产,也可以金属的氧化物、硫化物和硫酸盐、铬酸盐、铝酸盐等盐类以及炭黑。钛白粉和炭黑是应用于塑料着色的两种非常重要的无机高熔体流动速率(MFR)的LDPE、LDPE一方面与色母颜料。据报道,炭黑是对色母粒的影响最大的颜料。粒的传统载体树脂LDPE、 LLDPE相同,两者能够充分混合,有机颜料与无机颜料相比,具有着色力高、分散性好、色另一方面,高MFR的LDPE对色母粒体系的豁度有调节作用,鲜艳、色谱齐全、相对密度小等优点,按分子结构可分为偶又可将其视为分散剂。因此,高熔体流动速率(MFR)的氮颜料、酞颜料、杂环颜料、色淀颜料、荧光颜料、荧光增LDPE、LLDE和PP的选用是近年来改善色母粒性能、降低色白剂等等。由于其和聚烯烃具有更好的相容性和更高的着色母粒成本的一个重要途径)。一般说来,高M的载体由于力,具有更好的性价比,因此成为目前聚烯烃色母粒中颜料的具有更好的流动性,对色粉具有更好的润湿性,这是对色粉的主要来源。有机颜料和无机颜料对聚烯烃色母粒M的影响主均匀分散有利的;但是过高M的载体也意味着色母粒制备过要由颜料粒子的结构、孔径大小及分布、比表面积、吸油量等程中的熔体粘度较低,传递的螺杆、捏合、研磨等分散的机械因素引起。力较低,这对色粉的分散又是不利的。从这个意义上,我们选显然,颜料的粒子结构越接近紧密的圆球形、平均孔径越择色母粒的载体时并不是所选择的载体的M越高越好,而是大、比表面积越小、吸油量越低、则其对色母粒M的影响越要结合色母粒配方体系和自有的加工设备和工艺条件优化筛小。一般来说,相同色粉含量下,无机颜料对色母粒的M的影响相对较小。LDPE、 LLDPE、HDPE、P等市场上均存在着粒料和粉料2.4润滑剂和其它添加剂的影响的区别,同一个生产厂家提供的同一个牌号的粒料和粉料的由于多数聚烯烃加工成型过程采用的是粒料树脂,粉体状MI可能会有一定差距,同时粉末在存放过程中,氧化、紫外线的润滑剂很难和粒状的树脂、色母粒等混合均匀,因此润滑剂等等都可能使得高分子断链而成为低分子片段从而造成树脂的和其它添加剂一般是加在色母粒中或者功能母粒中的。熔融指数上升,这些因素色母粒制造商在选料和控制品质时均聚合物加工成型过程中存在着两种摩擦:熔融聚合物分要考虑在内。颜料、添加剂之间的内摩擦和聚合物熔体与加工机械表面另外要特别注意的是,近年来由于色母粒厂遍地开花,行的外摩擦。这些摩擦作用使熔体的流动性降低,降低加工产业内竞争异常激烈和残酷,有些色母粒厂为了降低原材料成本率,同时严重的摩擦作用会使制品表面变得粗糙,缺乏光泽或提高产品在市场上的价格竞争力选用再生料、副牌料等部分或形成流纹。润滑剂的加人就是要减少以上两种摩擦”。润滑剂者全部替代新料作为色母粒制备的载体,这些再生料、副牌料主要有饱和烃、卤代烃类、脂肪酸类、脂肪酸酷类、脂肪族酰中所含有的催化剂残留、添加剂残留以及杂质都会降低树脂以胺类、金属皂类、脂肪醇及多元醇类等,最常用的是金属皂类及由其制备而成的色母粒的加工热稳定性,导致树脂和色母粒和脂肪族酰胺类如硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌,硬脂酸酰的MI值不稳定且变化非常大,对于色母粒的使用者来说是非胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、EBS等。常不利的。其它添加剂包括抗氧化剂、紫外光吸收剂、抗静电剂等一般来说,对于聚烯烃色母粒来说,相同的色母粒配方体等,加入的目的是为了保证色母粒制备加工过程中的热氧稳定系和制备工艺条件下,选择高MI的树脂载体所制得的色母粒性、成品加工的中国煤化工净电性。根据经的MI也较高,所得的色母粒具有光滑、均匀的外观。验,几乎所有的润CNMHG高聚烯烃色母粒2.2分散剂的种类和用量的MI值,即提高蘗Ⅻ以,达是因为无论是润在塑料着色中,使用适当的载体或添加剂润湿颜料,减小滑剂还是其它添加剂,均为分子量小于1000的低分子物质,和颜料粒度的方法,称为分散。颜料的着色性能主要取决于所获(下转第164页)164广州化工2012年12月速熟悉、掌握工艺和设备奠定基础,强化实习效果,提高实习参考文献质量78[1]蒋敏,田妮,沙玉辉,等.材料科学与工程专业实验教学改革[J].中国冶金教育,2010(1):47-493结语[2]丁浩邓雁希,杜高翔加强实践教学培养大学生的创新能力和实践能力[J].中国地质教育,2007,16(3):116-118经过多年的努力,我们在宽口径材料科学与工程专业认识[3]张春艳,田中青唐利文等材料工程类课程建设与实习相结合的教学实习的教学探索和实践中,已经初步建设了涵盖五个专业方向模式探讨[J].重庆科技学院学报社会科学版,007):198-19的一大批认识实习基地。在实习过程中,积累了丰富的实践经[4]谢昭明,刘跃华黎学明,等改革专业认识实习教学模式强化综合验,实习的过程拓宽学生的专业知识和视野,明显提高了学生能力培养[J].重庆大学学报:社会科学版,2003,9(6):212-213的独立思考能力,也培养了学生的工程意识。但是,提高材料[5]王文燕,哀科,付勇智.卓越工程师培育过程中专业认识实习的意科学与工程专业认识实习质量是一项长期的、艰巨的任务,相义及教学模式探讨[J].中国电力教育,2011(4):140-141信通过对上述方法的研究与实践,能够弥补学生现场实习的不6]潘云鹤论研究型大学工科学生的能力培养[]高等工程教育研足,最大限度地激发学生对专业方向的兴趣,启发学生的创新究,2005,93(4):14-19思维,为专业课程的学习打下良好的基础。[7]周龙昌,陈小鹏,王琳琳,等精心设计实习内容提高认识实习教学质量[J].实验室研究与探索,2008,27(4):113-115[8]张敏树,肖敏认识实习的教学改革实践[J.高教论坛,2006(6)(上接第131页)色母粒中的载体、分散剂的分子量的差异较大,不能与色母粒参考文献的载体和分散剂相容性]陈杰.我国色母粒现状及发展[J].现代塑料加工应用,1995,72.5填充料种类和含量的影响(6):50-53聚烯烃色母粒中加人填充料通常有两个目的,普通微米级[2]吴立峰.塑料着色和色母粒实用手册[M].化学工业出版社,北京,1998:207-20的填充料一般是为了降低色母粒的制造成本,纳米级和特殊处[3]ca公司市场开发部,M与色母粒生产[J.国外塑料,95理的填充料据有提高颜料的分散性和着色力的作用0。常用的填充料包括重质碳酸钙、轻质碳酸钙、纳米碳酸钙、重晶石硫[4]程晓静,乔辉,吴立峰,等.不同熔指的LDP共混体系在色母粒中酸钡、轻质硫酸钡、滑石粉、硅藻土、高岭土、白炭黑等等。的应用[J].塑料,2011,40(3):36-38由于填充料粒径具有较大的比表面积和孔隙率,因此一般5]程晓静丁筠乔辉等高MFR的LDPE在聚烯烃色母粒中的应是降低色母粒的MI值的,填充料的种类、含量、粒径大小用[冂].合成树脂及塑料,2010,27(3):57-60(目数)和表面处理是填充料影响聚烯烃色母粒M值的主要因[6]王春波.LDPE和 LLDPE为载体的色母粒的制备及性能研究(D素北京:北京化工大学化学系,2003总之,熔融指数M是聚烯烃色母粒的一个重要指标,是7]周久茹,苏志远李金.聚丙烯粉料、粒料熔融指数差异原因分析[J].石油化工安全环保技术,2012,01:32-聚烯烃色母粒配方组分之间共同相互作用的结果,是色母粒制[8]张志毅PE用色母粒分散剂和颜料的研究D].北京:北京化工大造商配方设计能力和产品品质控制水平的综合体现,色母粒的学化学系,2001MI值应该和客户树脂的M相匹配,使得色母粒既可以在使用9]侯元春,邓佩琦新型光亮润滑剂Y在ABS和PVC塑料制品中的者的基体树脂中顺利分散和扩散,同时对终端成品的力学性能应用[J].塑料,1995,24(5):38-40和物理性能影响最小[10]武鹏郭婷,乔辉,等.纳米硫酸钡对高浓度聚烯烃色母粒色彩性能的影响[J]塑料科技,2009,37(11):53-56H中国煤化工CNMHG