白色母粒在塑料制品中應(yīng)用廣泛，鈦白粉顏料對(duì)其質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用，而白色母粒中鈦白粉的添加量一般在20-80%。從2016年初至今，鈦白粉價(jià)格從10900元/噸漲至18800元/噸（華東地區(qū)），這讓白色母粒生產(chǎn)企業(yè)苦不堪言！
那么，以濕法超細(xì)碳酸鈣或輕質(zhì)納米碳酸鈣替代部分鈦白粉顏料制備丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）白色母粒，會(huì)對(duì)白色母粒的色彩性能和沖擊性能有什么影響呢？
1、實(shí)驗(yàn)原料及方法
濕法超細(xì)碳酸鈣：CC-6000，江西廣源化工有限責(zé)任公司；
輕質(zhì)碳酸納米鈣：QZNM；
鈦白粉：金紅石型鈦白粉，TYR-231。
其他原料：ABS、硬脂酸鋅、乙撐雙硬脂酰胺EBS等。
色母粒制備方法：原料干燥、混合、造粒、注塑、性能測(cè)試。
2、碳酸鈣對(duì)白母粒樣板反射率的影響
對(duì)于不透明的物體，其顏色是通過反射率來表征和體現(xiàn)的。
碳酸鈣替代鈦白粉對(duì)白母粒樣板反射率的影響
由上圖（a）可知：
●純鈦白粉樣板的反射率曲線居中，而濕法超細(xì)碳酸鈣CC-6000替代比例不同的樣板反射率則分布在兩邊，且差異不明顯；
●濕法超細(xì)碳酸鈣CC-6000替代比例為20%時(shí)，與純鈦白粉樣板的反射率曲線較為接近。
由上圖（b）可知：
●純鈦白粉樣板的反射率曲線處于上方，替代量為20%和30%時(shí)，樣板的反射率與與純鈦白粉樣板的反射率曲線較為接近。
機(jī)理分析：
●碳酸鈣能在一定程度上可阻隔顏料粒子團(tuán)聚，使顏料粒子在ABS中的分散性得到改善，提高其有效濃度，從而抵消鈦白粉含量下降導(dǎo)致的不良影響，從而保證母粒著色效果基本不受影響；
●濕法超細(xì)碳酸鈣CC-6000由于吸油量小，在基體中更易分散，也能更好地協(xié)助鈦白粉粒子分散，從而體現(xiàn)了優(yōu)于輕質(zhì)納米碳酸鈣QZNM的替代效果。
3、碳酸鈣對(duì)白母粒色彩性能的影響
色彩性能的三要素是色相、明度、飽和度。
（1）對(duì)L*值的影響
●濕法超細(xì)碳酸鈣CC-6000的加入使L*值增加，除了替代量為40%的樣板外；
●輕質(zhì)納米碳酸鈣QZNM的加入使L*值下降或增加很少。
?。?）對(duì)a*值的影響
a*值表示從洋紅色至綠色的范圍。
●使用濕法超細(xì)碳酸鈣CC-6000替代后，樣板a*值相對(duì)變化較小，說明出現(xiàn)顏色的變化不明顯。
（3）對(duì)b*值的影響
b*值表示從黃色至藍(lán)色的范圍。
●濕法超細(xì)碳酸鈣CC-6000替代后的樣品主要呈現(xiàn)+b*，說明使用CC-6000替代后的樣板更偏向黃相；
●輕質(zhì)納米碳酸鈣QZNM替代后的樣板主要呈現(xiàn)-b*值，說明樣板更偏向藍(lán)相。
從整體變化趨勢(shì)來看，使用兩種碳酸鈣替代鈦白粉后，對(duì)色彩性能的影響較小，說明碳酸鈣的加入不會(huì)改變鈦白粉對(duì)ABS的著色效果。
機(jī)理分析：
●由光學(xué)理論可知，鈦白粉被碳酸鈣替代后，制品中鈦白粉含量降低，制品顏色應(yīng)該會(huì)下降；由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，碳酸鈣替代部分鈦白粉后，著色力沒有下降；
●鈦白粉粒子之間存在著“空穴”，適量的碳酸鈣粒子由于空間位阻效應(yīng)可以分布在鈦白粉粒子間的“空穴”中，提高鈦白粉的分散性。
?。?）對(duì)樣板色差△E的影響
色差（△E）對(duì)色彩的變化作一個(gè)整體評(píng)價(jià)，它描述了兩種顏料之間的差異，是人們對(duì)顏色差異的量化指標(biāo)。色差值△E越大，說明兩種顏色差異越大。
由上圖可知：
●在不同的替代量時(shí)，濕法超細(xì)碳酸鈣CC-6000的色差值均小于輕質(zhì)納米碳酸鈣QZNM；
●濕法超細(xì)碳酸鈣CC-6000替代量為20%和30%時(shí)，樣板的色差值為0.55，明顯低于輕質(zhì)納米碳酸鈣QZNM；濕法超細(xì)碳酸鈣CC-6000更有利于鈦白粉的分散。
●兩種碳酸鈣后會(huì)使樣板產(chǎn)生不同程度的色差，但是它們與標(biāo)樣樣板的色差均未超過3，即符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
4、兩種碳酸鈣對(duì)樣條沖擊性能的影響
由上圖可知：
●采用碳酸鈣部分替代鈦白粉后，其沖擊強(qiáng)度都有一定程度的下降，隨著替代比例的增加呈逐漸下降的趨勢(shì)；
●在不同的替代比例時(shí)，濕法超細(xì)碳酸鈣CC-6000的沖擊強(qiáng)度要高于輕質(zhì)納米碳酸鈣QZNM。
5、結(jié)論
?。?）采用碳酸鈣替代部分鈦白粉顏料，白色母粒樣板反射率變化不明顯，色差值均小于3，沖擊強(qiáng)度隨替代比例的增加呈逐漸下降趨勢(shì)；
?。?）采用碳酸鈣替代部分鈦白粉顏料，在不降低色母粒色彩性能的情況下，可提高鈦白粉顏料的分散性，同時(shí)降低生產(chǎn)成本，對(duì)于色母粒企業(yè)來說意義重大。
資料來源：濕法碳酸鈣替代鈦白粉在ABS母粒中的性能研究，作者：彭鶴松，張曉明，宋世坤等。
更多精彩！歡迎掃描下方二維碼關(guān)注中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)官方微信（粉體技術(shù)網(wǎng)）
|
