荧光增白剂在塑料中的使用方法

塑料的增白是在压塑成型之前,将荧光增白剂均匀地混入成型前物料中。为使塑料均匀增白,必须要做到两点,第一是把荧光增白剂均匀地混合到塑料基材中,即需要在塑料成型前加入;第二是要把荧光增白剂均匀地分散在塑料中并在熔体中均匀分布。荧光增白剂一般以纯品加入聚合物粉、颗粒或切片中,可在聚合前或聚合过程中加入,也可在高温成型前加入。用于色彩鲜艳的淡色塑料制品增艳,大多采用有机颜料和荧光增白剂混用。有机颜料或荧光增白剂可用溶剂和分散介质处理后加入成型前的物料中,一同混合加热进行塑制。在某些情况下,荧光增白剂和聚合物利用机械混合均匀后挤压成型。荧光增白剂加入塑料中的形态(剂型)一般根据着色加工机械的种类、工艺以及被增白塑料材料的形态来决定。常用的荧光增白剂形态有粉末状、浆状和荧光增白剂色母料三种

为了使性能不同的塑料达到均匀增白的目的,荧光增白剂不但要适应塑料的加工条件,而且还要在塑料中具有充分的分子分散性或完全溶解性,若以聚集体的形式分散在塑料内,则显示不出或大大降低光学增白效果。从荧光增白剂加入塑料基材中的形态和方式来看,塑料通常采用干法增白、湿法增白和色母料法增白三种工艺。

干法增白和湿法增白

1.干法增白

塑料的于法增白就是将一定量的荧光增白剂干粉直接添加于成型前的塑料基材中,先与塑料基材进行混合,待挤出机达到塑料熔融温度时,将混合料挤入螺杆熔融,以使荧光增白剂在熔体中均匀分布,最后进行造粒或压制成型

干法增白主要用于硬质聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS以及其他热塑性树脂的注塑成型增白。用于干法增白的荧光增白剂价格相对比较便宜,但是有粉尘飞散性大、污染环境的缺点。

2.湿法增白

为了改善分散效果,有时(如聚碳酸酯)还需要在荧光增白剂中加入一定量(约500mg/kg树脂)的粘合剂,如硬脂酸丁酯,使荧光增白剂较好地粘附于物料表面,以减少其粉尘飞扬和污染。也可以将荧光增白剂分散在助剂溶液中,以助剂分散体的形式分批加入,如用于软质聚氯乙烯(PVC中,可先将其配成10%的邻苯二甲酸二辛酯增塑剂溶液后,再分批加入。

在湿法增白中荧光增白剂呈细微的分散状浆料,因有非挥发性有机溶剂混入增塑剂中,所以有发黏的缺点。这种方法主要用于软质聚氯乙烯增白。

3.应用实例

应用实例1:塑料荧光增白剂FP对聚酯薄膜、PVC、PP、ABS、有机玻璃等多种原料有良好的增白效果。

在干法应用时塑料:FP=100002-100005(质量比)。将各种原料先混合,然后加入荧光增白剂FP,在160℃搅拌均匀约5min,再经轧辊轧成片状即可。

在湿法应用时溶剂:FP=2:1~3:1(质量比)。荧光增白剂FP先用增塑剂溶解后,经三辊研磨机磨成悬浮液组成母液,再在加工过程中均匀拌入增白剂悬浮液,在一定温度下成型,一般在120160C需0.5h左右,180~-190C下只需lmin左右即能产生增白效果

应用实例2:荧光增白剂OB-1用于白色聚氯乙烯(PVC硬片的配方(质量分数):

硫醇辛基锡

2.8%~3.0%

环氧大豆油辛酯

1.0%-1.5%

甘油脂肪酸酯

1.2%

硬脂酸丁酯

1%~1.3%

耐冲击改性剂MHs

5%~6%

加工改性剂K-120N

1.8%~2.5%

荧光增白剂OB-1

0.01%~0.05%

碳酸钙

20%~30%

增白流程

PVC树脂、助剂→捏合→冷却混合→过筛→挤出→模头整形→牵引→冷却定型→切边→卷绕→成品增白工艺:按上述配方,首先将PVC树脂、碳酸钙投入捏合机中,进行低温低速捏合,温度升至60℃时,加入稳定剂,搅拌1~2min,然后进行高速捏合。温度升至80℃时加入改性剂,温度达到100C再加入其他助剂,温度升至110℃结束捏合,捏合机由高速转为低速。将捏合物料卸至冷却混合器中,低速搅拌冷却将冷却的物料送入双螺杆挤出机中,控制螺杆温度为110℃,机身温度分段控制在190~160℃,机头温度分段控制在180~175℃,牵引温度由120℃、100℃、85℃、45℃逐级降低。冷却辊温度为20~25℃挤出物料经摸头整形变为薄片,然后由管筒牵引经切边架进入卷绕机得成卷产品。

应用实例3:将0.01份二苯乙烯类荧光增白剂与70份的PVC30份的增塑剂和2份的稳定剂混合,混合物在150℃研磨5min,可制成薄膜。如果要要制备白色覆盖膜，则应将2.5份的TiO2在研磨前加到料中。

色母粒法增自

目塑料着色广泛使用“色母粒”(也称为色母料或色母),“色母”是预先将荧光增白剂或颜料与所需树脂塑料相混合,直接熔融挤压成型而形成的含荧光增白剂或颜料浓度相当高的着色剂制品,可直接使用,已成为塑料着色的一种主要手段

在使用色母粒时,只要将色母粒和树脂按比例混合均匀,即可直接用来进行塑料制品的成型加工。少量的搅拌只需用手,在加工量较大的情况下,为了保证色母粒的分散性,可以使用机械搅拌。色母粒与树脂塑料机械混合以后即可送到带预塑装置的注塑机,边预塑边着色

1.色歌粒增白方法

般来说,色母料与树脂的混炼配比范围比较宽,从1:101100不等。这主要取决于色母料中荧光增白剂的含量、塑料的流动性。据塑料工程技术人员的经验,常见塑料的混炼流动性序列如下

GPs→PE(高熔体指数)→PE(低熔体指数)、PP(低熔体指数)、pvC→HIPS→ABS、SAN→PC、PA、NY根据上述序列,对相同的注塑设备,在操作上和配比选用上可以做工艺的参照依据。混炼性好的塑料,配比可以小些;混炼性差的色母配比可适当放大,并在工艺上加以注意

对注塑机螺杆的控制是使色母料分散均匀的关键。螺杆一般分为三个区段:加料段、压缩段、计量段。为了使色母料进入机筒后尽快融,从而与塑料均匀混合,使用色母料时,需适当提高加料段的温增白度,使之接近压缩段的温度或略高些。如果加料段温度太低,色母料于压缩段才熔融,预塑时间相对缩短,这样容易造成产品着色不匀,出现条纹,对于流动性较小、不易混炼的工程塑料更应注意在使用色母料注塑的过程中,要注意施加一定的背压,这样可以提高螺杆的混炼效果,使色母料扩散得更加均匀。施加背压的大小视不同的设备实际效果确定。

由于荧光增白剂用量极少,所用色母粒只需计量准确,使用时取其一定量混入塑料成型前的物料中即达到着色增白目的,颇为方便。并减少了粉尘,大大改善了工作环境,深受众多厂家喜爱,目前已有荧光增白剂色母粒产品供应市场。用这种方法着色的塑料有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等。一般有混炼装置的注射成型、挤出管、挤出薄膜、电线被覆、中空成型品或者片材等都适合使用色母料着色。

色母粒增白技术与干法、湿法增白技术相比较具有以下优越性:(1)使用色母粒增白可以正确地按照产品规格控制白度,白度的重现性好。

(2)干法增白时,荧光增白剂和塑料颗粒度相差很大,难以分散均匀,虽可以用加入粘附剂的办法给予补救,但效果并不理想。色母粒采用的色料经过超微处理,所以着色效果和遮盖性较好。(3)由于色料在制造色母粒时均匀地分散于载体塑料之中,色母粒颗粒的直径与树脂颗粒的直径相接近,从而保证了色料在加工过程中具有良好的分散性。

(4)色母粒是将色料固定于载体之中,因此可以避免色料与空气的接触,防止因氧化和受潮所引起的色质变化,有利于生产色质纯正的塑料制品。

(5)使用色母粒,去掉了挤出、造粒等工序,既简化了操作,又有利保证树脂的性能不受影响

(6)使用色母粒还可以净化环境,无粉尘飞扬,减少贮料,节约能源

浓色母料对于从事塑料制品着色者来说并不是一个陌生的概念。B粒着色技术已经成为塑料着色的主要技术之一。并且随着工艺术的进步提高了浓色母粒的制备技术,国际上曾经出现过“通用”色它以低分子量的聚乙烯为载体,加入一定量的色料,这种色母粒与种树脂具有兼容性,对工艺的要求也不是太严格。但是,所谓的“通用”都是相对的,实际上,这种色母粒的使用范围相当小,而且经济效不高,着色效果不能预测,对塑料制品的强度有影响,因此,近些年来已逐渐被淘汰,取而代之的是专用色母粒。专用色母粒则针对制品的塑料种类,选用相同的树脂作为载体制造,例如ABS色母粒,载体是ABS;HPS色母粒,载体是HPS;HDPE色母粒,载体是HDPE等.色母粒形状有粒状、丸状、粉状等

色母料中除了含有基本荧光增白剂、颜料、染料和载体外,按制品的用途和性能要求,通常还加入润滑剂、光亮剂、抗氧剂等,为赋予制品特殊的性能还能制造出多功能色母料。

2.色母粒制造实例

实例1:ABS塑料瓷白色母料的制备。ABS塑料瓷白色母料具有广泛的用途,常见的有电冰箱内胆、洗衣机内胆、餐具等。通常树脂厂生产的ABS塑料呈淡黄色,若制成瓷白色就必须加入荧光增白剂和料近行增白和调色。

ABS色母料配方(质量分数):

ABS塑料

55%~60%

立德粉或钛白粉(金红石)

35%~40%

润滑剂

荧光增白剂OB-1

0.08%

群青

0.08%

水固紫

0.045%~0.048%

增白流程:

ABS塑料→立德粉或钛白粉(金红石)、润滑剂混炼→挤出→切粒→成品

增白工艺:加工过程中的温度控制在200~230C。首先将ABS塑料、立德粉或钛白粉(金红石)、润滑剂加入高速混炼机中进行混炼,混炼一定时阃后再加入荧光增白剂、群青、水固紫,继续混炼。将混炼后的物料送入单螺杆挤出机中进行挤出、造粒实例2:聚酯用荧光增白剂色母粒的制备。熔融的聚酯颗粒(粒子大小<650m)与粉状荧光增白剂(用量<40%)千混。混合物于200~300C向水溶液中挤压,生成的条状物粒化并干燥,得到涤纶抽丝用色母粒。例如,475g聚酯与25 kg Leucophor EGM混合,以150kg/h挤压得含荧光增白剂5%的色母粒。该色母粒与聚酯混合、抽丝得纤维。

实例3:超白色母粒的制备。将钛白粉、碳酸钙、硬脂酸酞菁蓝及荧光增白剂与载体树脂(如PVC)按一定比例配合,并采用恰当的工艺进行充分混合再造粒而得到超白色母粒。