高MFR的LDPE在聚烯烃色母粒中的应用

加工与应用合成树脂及塑料，2010, 27(3): s7CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS高MFR的LDPE在聚烯烃色母粒中的应用程晓静丁筠乔辉乔博吴立峰(北京化工大学.北京. 10020摘要:将馆体流动速事(MFR)分别为20.40.80.200 /l0 min的低密度聚乙烯(LDPE)分别与MFR为7g/10 min的LDPE以质最比为1:1共混.制备颜料质址分数为30%的蓝色母粒。采用毛细管流变仪研究该系列色母粒的加I.流变性能若色件能及制品的力学性能.并与经典的聚乙蠕蜡色母粒配方对比,结果表明;将高MFR的LDPE应用于聚烯烃色母赖体系,在不使用聚乙烯蜡的情况下,可制备出综合性能优良的新型色母粒。关键词:低密度聚乙婚载体色母粒分散中圈分类号: TQ 325.172文献标识码: B文章编号: 1002-1396(2010)03 -057-04色母粒由载体树脂颜料、分散剂三部分组成"。722 型分光光度计,上海精密仪器厂生产。其中,载体树脂是颜料的承载体,分散剂则起着浸1.3 实验步骤润颜料、分散颜料的作用。但是,加人低相对分子按配方(见表1)称取原料、充分混合、置于双质量分散剂(聚乙烯蜡)会降低制品的某些性能(如螺杆中挤出造粒制备母粒。将母粒于90C烘箱力学性能、制品的透明度外观等)。高熔体流动速中干燥2h,分别加人到LDPE,PP中吹膜和注塑率(MFR)的低密度聚乙烯(LDPE)-方面与色母试样。薄膜制品中颜料质量分数为1%,注塑试样粒的传统载体树脂LDPEI相同，两者能够充分混中颜料质量分数为0.4%和0.5%。合凹;另-方面,高MFR的LDPE对色母粒体系的表1色母粒配方黏度有调节作用,又可将其视为分散剂。本T.作基Tab. 1 Formulae of the masterbatch于这一理念，选择几种高MFR的LDPE,与一般[目MFR的LDPEI按质量比1: 1共混制备色母粒,w(LDPE),%35考察了色母粒的加工流变性能、着色性能及力学w(LDPEI),%性能,并与含有聚乙烯蜡的经典色母粒配方对比。聚乙烯蜡质量分数,%10注:酞菁蓝质最分数均为30%; 2".3*.4*.5*配方中LDPE的MFR分别为20.40,80.200 g/10 min。1实验部分1.1 原料1.4性能测试LDPEI,MFR为7g/10min,上海金山石化股拉伸强度按ASTM D 638- -2008 测试;弯曲份有限公司生产;高MFR的LDPE,MFR分别为性能按ASTM D 790~ -2007 测试;悬臂梁缺口冲20, ,40,80,200 g/10 min,美国伊斯曼公司生产;聚击强度按ASTM D 25- 2005 测试;MFR按ASTM丙烯(PP),K1008,中国石油化工股份有限公司北D1238--2004测试。京燕山分公司生产;酞菁蓝颜料.CI.PB 15:3,上采用毛细管流变仪测试色母粒熔体的流变曲海捷虹化工集团T贸发展有限公司生产;聚乙烯线。 毛细管长径比为20: 1,温度为190C,空气气蜡,LPE-4I门],北京化工大学精细化工厂生产。氛,剪切速率(γ)为100~5 000 s"。1.2 仪器与设备KS- -20型双螺杆挤出机，江苏昆山科信橡塑收稿日期: 2009-12-20; 修回日期: 2010-03-10。机槭厂生产;Color i5型积分球式测色仪,爱色丽作者简介:程晓静,女,1986年生,在读硕士研究生.研究方向为高分子材料加工。联系电话:13426205323;E mailt有限公司生产;CEAST毛细管流变仪,CEAST熔yaoyao8607@gmail.com。体流动速率仪，均为意大利Ceast公司生产;●通讯联系人。 联系电话: (010)64434245; E-mail: qiaoh@oJPHI0型注射机，广东泓利机器有限公司生产;263.net。.58。合成树脂及塑料2010年第27卷2结果与讨论附近，添加了MFR为40g/10min的LDPE色母2.1 加工流变性 能粒的透光率比LDPEI体系低,说明这种色母粒中颜在190C下,1*~5*色母粒的MFR分别为料粒子的分散更好。当MFR变为20g/10min或2.314,1.152 ,2.789 ,3.823, 10.895 g/10 min。80g/0min时，用色母粒制备的薄膜的透光率曲由图1可知,LDPE1是切力变稀流体,加入酞线与添加了聚乙烯蜡的色母粒曲线重合，说明这菁蓝和高MFR的LDPE后，流体性质没有改变,几种颜料粒子的分散程度接近。而添加了MFR为且流变曲线稳定连续。2*色母粒中添加了MFR为200 g/10 min的色母粒的透光率在各个波段均比20 g/10 min的LDPE。在低γ下,2*色母粒的熔体添加了聚乙烯蜡的色母粒的薄膜高,即遮盖力低。表观黏度(n)高于纯载体树脂,但流变曲线接近纯这说明在添加了MFR为200g/10min的高MFR载体树脂,且有交叉点，即等黏点。由共混理论可LDPE/LDPE1体系的颜料粒子的分散性稍差。这知,在等黏点附近,共混效果较为理想!。因此,采与根据图1曲线预测的结果- -致。用2*色母粒着色时,颜料易分散,容易得到着色均匀的产品。当γ大于200s-时,2*的流变曲线与纯载体树脂的流变曲线最为接近，这为色母粒的着色提供了宽的加工范围。与纯载体树脂相比，所制母粒的η均低于纯载体树脂。随着γ的增加,η均降低很快,说明色母粒的流动性能很好,有利20 t于着色过程中颜料的分散。3* ,4*色母粒的流变曲线与1"配方最为靠近。添加了高MFR LDPE的色350 400450500550600650700母粒的流动性由大到小依次为:5",4*,3",2"。这证波长/hm明高MFR的LDPE能够很好地调节体系的黏度。图2薄膜制品的透光率曲线但MFR也不能过高，由图1看出,5*色母粒的流Fig 2 Transnittance curves of fIms变曲线与纯树脂的流变曲线差距很大。色母粒η2.2.2样板反射率过低反而不利于机械力传递到颜料粒子上,不利由图3看出，添加了高MFRLDPE的色母粒于分散。注射样板与只添加了聚乙烯蜡的色母粒注射样板的反射率曲线基本一致。在波长475 nm附近,添2加了MFR为80 g10 min的LDPE色母粒反射率最LDPE1高,反射率由大到小依次为4",2*.,3",1",5"。反射率& 22越大,样板表面的光泽度越高,说明着色力越好。2r1.8.620圈1 γ与η的关系Fig 1 Relationship between shear ratle and intrinsic viscoity2.2色母粒的着 色性能400450500550600650700750波长/am2.2.1薄膜透光率制品中颜料粒子的分散程度可通过薄膜的透图3色母粒注射样 板的反射率曲线Fig. 3 Rrflectivity curves of the injection molded products of光率体现。透光率越小，薄膜中颜料粒子阻挡和吸the color masterbatch收光线的能力也就越强，薄膜中颜料的遮盖力就越高，那么薄膜中颜料粒子的分散就会越均匀。2.2.3注射样 板的着色力与色差(OE)由图2看出,高MFR LDPE/LDPEI体系的薄膜色彩性能的三要素是色相、明度(L")、纯度。透光率曲线与LDPE1基本重合。在波长为475 nm .颜色的鲜艳程度是由L'决定的,L越大，颜色越第3期程晓静等.高MFR的LDPE在囊烯炬色母粒中的应用鲜艳。L"、色度坐标(a ,b")是当前最通用的测量物样板为标准样板.将添加了高MFR LDPE的色母体颜色的色空间之一,即国际照明委员会(CIE)颜粒制备的样板与之比较。由表2可知，高MFR色系统(如图4所示,+a'为红色方向,-a*为绿色LDPE/LDPE1体系所制样板与标准样板相比较,方向;+6'是黄色方向,-6*为蓝色方向)。可以利用OE均小于或等于1.00。 而添加了MFR为40 g/L',a' ,b"值表示色母粒的着色力刚(见表2)。10 min的LDPE所制样板的△E仅为0.23。在图5中,大圆内的区域(OE小忏或等于3)表示行业标准,小圆里的区域(OE小于或等于1)表示更高的色差要求。由图5可知,实验所制色母粒的△E在图中显示均在小圆内的区域。因此，实验数据表明,高MFR LDPE应用于聚烯烃色母粒,在不使用聚乙烯蜡的情况下,与标准样板的色差很小，不仅符合标准而且可以达到更高的色差要求。因此，高MFR LDPE应用于聚烯烃色母粒体系是切实图4 CIE 颜色空间示意可行的。Fig 4 Schematic diagram of CIE color space+DLS+Db5表2注射样板的L",a",b"值和OETab.2 Values of1:; a;, b" and OE of the injetionmolded products项目E!26.576.76-18.3426.877.07-18.880.69 .26.806.78-18.360.2326.85-19.15.00-DL5b526.636.24-17.740.80图5 L",a'.b" 的关系Fig 5 Relationshipof l',a and b"从表2可以看出，与添加了聚乙烯蜡的色母粒相比,添加了高MFR LDPE的色母粒的L'均有2.3制 品的力学性能提高,说明样板的颜色更鲜亮,光泽度也更好。由色母粒的添加不应对着色制品的力学性能产于制备的是蓝色母粒,可用b"的大小评价着色性生影响。由表3看出,与添加了1*色母粒的PP制能。由于-b* 代表蓝色方向,b"值越小,样板越蓝。品相比，添加2*~5*色母粒的PP注塑制品弯曲模2*,3*,4"试样的b*值小于1", 说明添加了MFR为量弯曲强度和断裂伸长率均有所提高,其他测试20 ,40,80 g/10 min的高MFR LDPE/LDPE1样板项目均变化不大。与纯PP相比,19~5*色母粒所制比1"更蓝,即着色力更高。而5*的b*值比1*大，PP 制品的弯曲强度及模量、抗伸强度均有提高;说明MFR过高的LDPE不利于颜料的分散,因此断裂伸长率和悬臂梁缺口冲击强度有所降低。由着色效果不好。这一结果也与流变曲线所得推论此可见,添加高MFRLDPE的色母粒没有使制品吻合。的力学性能变差。OE是人们对颜色差异的量化指标，也是对色彩变化的整体评价，即为L",a",b"值之间的关3结论系。OE越大,说明2种颜色差异越大。当2种颜a)高MFR的LDPE可用于聚烯烃色母粒,制.色的OE小于某一定值(一般为3)时,人的眼睛就备不含聚乙烯蜡的新型色母粒，在色母粒中既作无法区分这两种颜色之间的差异，就可认为该样为载体又起到分散剂的作用。板是合格的,可满足塑料着色的要求。我国色母粒b)添加了一定量MFR为20,40, 80 g/10 min .现行的3个行业标准也以OE小于或等于3作为的LDPE的色母粒体系具有良好的加工流动性,衡量颜色差异的指标5-。颜料的分散性及着色性能均优于使用聚乙烯蜡色实验中，以添加了聚乙烯蜡的色母粒制备的母粒体系。但MFR为200 g/10 min的LDPE色母.60.合成树脂及塑料2010年第27卷表3著色PP注塑制品的力学性能Tab. 3 Mechanical properties of the colored products页目1"制品2*制品3"制品4"制品5'制品纯PP拉伸强度/MPa36.136.635.8.31.5断裂伸长事,%6.896.887.387.4210.19弯曲强度/MPa57.160.161.161.359.550.1弯曲模址/GPa1.721.751.81.761.40悬臂梁缺U冲击强度/( wm92.572.612.232.812.482.99粒体系的各项性能均与使用聚乙烯蜡的体系存在[3] 吴立峰. 塑料着色和色母粒实用手册[M].北京:化学工业出差距。版社，1998: 175.c)高MFR的LDPE色母粒体系与聚乙烯蜡色[4] RoyS Berne.颜色技术原理M}北京:化学工业出版社, 200250-76.母粒体系相似,对着色制品的力学性能影响不大。5] 陈德标.蒋林荣,刘海蓉,等. QB 1648- 1992聚乙媚色母料[S]. 北京:中国轻工业出版礼, 2007.4参考文献6] 韩树强,左瑞清,常俊山，等. QBT 2893- 2007聚内烯纤维[1]吴立峰， 乔辉.颜料在塑料着色中的应用和测试[MI.北京:用色母料[S].北京:中国轻T.业出版社, 2007.化学工业出版社，2005: 1.[7] 赵茂华。 蔡存明,洪寅,等. QBT 2894- -2007丙烯腈_丁二[2] 曼森JA.斯泊林L H.聚合物共混物及复合材料[M].北京:燔~苯乙婦(ABS)色脖料(S].北京:中国轻工业出版社, 2007.化学工业出版社, 1983: 57-62.(编辑:刘枫阁)Application of LDPE with high melt flow rate to polyolefin masterbatchCheng Xiaojing, Ding Yun, Qiao Hui, Qiao Bo, Wu Lifeng(Bejing Univerity of Chemical Technology. Beijing 000209, China)AbstractA kind of blue color masterbatch containing 30% pigment in mass concentration was prepared byblending low density polyethylene(LDPE) with melt flow rate(MFR) of 20, 40, 80, 200 g/10 min, respectively,and LDPE with MFR of 7 g/10 min at a mass ratio of 1 : 1. The processing rtheological behavior, colorabilityand mechanical properties of the series of color masterbatches were studied by means of capillary rheometerand were compared with those described in formulations of conventional polyethylene wax color masterbatch.The result shows that LDPE with high MFR can be applied for manufacturing novel color masterbatch havingexcellent comprehensive performance in the case of not adding polyethylene wax.Key Words: low density polyethylene; carrier; masterbatch; dispersion广告索引彩色广告德国南方化学中国公司封面北京京润新技术发展有限责任公司封二北京华昌丰机电技术研究开发中心(HAF)封三中国石油化工股份有限公司催化剂北京燕山分公司封底