一種新型色母載體，功能母料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用報(bào)告

塑料母料是十分重要的塑料加工助劑，對(duì)塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展起到了推動(dòng)作用。塑料母料的推廣應(yīng)用，可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝過(guò)程，使原料混合方便，混料的質(zhì)量更均勻；可降低成本；可減少粉塵，改善作業(yè)場(chǎng)所的環(huán)境；降低制品在換色時(shí)清洗螺桿的用料量；延長(zhǎng)原料的儲(chǔ)存保質(zhì)期等。

塑料母料，簡(jiǎn)稱(chēng)母料或母粒。母料的種類(lèi)有很多，目前，沒(méi)有統(tǒng)一的劃分方法，只能根據(jù)母料的功能來(lái)劃分，如色母料，用于染色；填充母料可替代各種填充劑用于填充各種樹(shù)脂制品；阻燃母料，用于改善制品的阻燃性能；耐紫外線(xiàn)母粒，用于改善制品的抗老化；發(fā)泡母料，用于發(fā)泡塑料制品的生產(chǎn)等。

母料一般由填料、載體樹(shù)脂和助劑三部分組成。各組分在母料中分別起到以下作用：

（1）填料：也稱(chēng)填充劑，是母料最重要的組成部分母料的主體核心部分，起提高某種特定性能指標(biāo)的作用，如提高阻燃性、提高剛性、降低成本等。填料可使母料應(yīng)用于塑料制品加工時(shí)能起到“增量”的作用，事實(shí)上無(wú)機(jī)或有機(jī)的填料絕大多數(shù)品種的價(jià)格遠(yuǎn)低于所填充的合成樹(shù)脂，能顯著的降低成本，同時(shí)某些填料可對(duì)塑料制品起到改性的作用。

（2）載體樹(shù)脂：其作用主要是與所要添加的組分進(jìn)行混合混煉造粒，制成與基體樹(shù)脂相近的顆粒，并提高被基體樹(shù)脂的相容性。目前的載體樹(shù)脂在母料中所占的比例依母料用途不同可達(dá)10%～20%。

（3）助劑：在填充母料中所起的主要作用有：①分散劑，改善母料加工流動(dòng)性，有利于母料在基體樹(shù)脂中分散；②表面處理劑，提高填料顆粒與樹(shù)脂之間的結(jié)合力，改善母料的相容性。

在企業(yè)的生產(chǎn)加工過(guò)程中，如果不能選用優(yōu)質(zhì)恰當(dāng)?shù)奶畛淠噶蠈⒅苯佑绊懰芰仙a(chǎn)工藝及塑料制品的質(zhì)量，具體體現(xiàn)為與所需加工的樹(shù)脂原料相容性差，擠出機(jī)過(guò)濾網(wǎng)上積聚因塑化不良引致的不熔物，在各種加工成型中出現(xiàn)斷膜、斷絲、充模不足等。因此，采用優(yōu)質(zhì)、性能穩(wěn)定的填充母料產(chǎn)品是保證獲得高品質(zhì)塑料制成品的關(guān)鍵。母料是十分重要的塑料加工助劑，其質(zhì)量的穩(wěn)定對(duì)塑料制成品的性能有很大影響。使用性能的優(yōu)劣很重要的方面取決于載體樹(shù)脂。

根據(jù)母料的組成及使用分析，在選用載體樹(shù)脂時(shí)，需重點(diǎn)考察材料的以下幾個(gè)方面的性能：①包覆量；②分散性；③與目標(biāo)樹(shù)脂的相容性。

考慮到作為載體樹(shù)脂的通用性，我們希望選取的樹(shù)脂具有以下特點(diǎn)：較大的包覆量，較低的熔點(diǎn)，流動(dòng)性能較好，易于分散性佳，易于加工使用，可與目標(biāo)樹(shù)脂有較好的相容性，有較寬的加工溫度范圍，不會(huì)產(chǎn)生令人不愉快的氣味等。

聚烯烴填充母料的載體樹(shù)脂的也是在不斷變更發(fā)展的：

第一代聚烯烴填充母料（APP母料）所采用的載體樹(shù)脂是國(guó)產(chǎn)無(wú)規(guī)聚丙烯（實(shí)際是生產(chǎn)聚丙烯副產(chǎn)品）。

第二代聚烯烴填充母料是以L(fǎng)DPE為載體樹(shù)脂，生產(chǎn)出的母料稱(chēng)為PEP母料。

以聚丙烯粉料為載體的填充母料，即PPM母料稱(chēng)為我國(guó)第三代填充母料。一般采用聚丙烯與聚乙烯共混物作載體樹(shù)脂的辦法，效果才會(huì)很好。產(chǎn)品既保持了PPM母料的特色和使用范圍，又可采用模面熱切風(fēng)冷工藝，提高了生產(chǎn)效率，降低了原材料成本。

通用型載體樹(shù)脂的發(fā)展速度緩慢，不利于色母的應(yīng)用進(jìn)步。本文通過(guò)與傳統(tǒng)的聚乙烯載體樹(shù)脂進(jìn)行比較，確定了本產(chǎn)品在色母及包覆應(yīng)用中的優(yōu)異性能。

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試驗(yàn)工藝流程如下：

首先將顏料與分散劑混合進(jìn)行預(yù)分散處理，然后將預(yù)處理過(guò)的顏料加入到載體樹(shù)脂中，添加加工助劑后進(jìn)行攪拌混勻，最后進(jìn)行塑化擠出，切粒。然后分別測(cè)試其透光率、平衡扭矩值。

同向雙螺桿35擠出機(jī) 

注塑機(jī) 

透光率/霧度測(cè)定儀

轉(zhuǎn)矩流變儀 

擠出吹膜機(jī)組 

不同樹(shù)脂的熔體粘度特性不同，進(jìn)而影響色母粒的流動(dòng)性，對(duì)于色母的加工過(guò)程及后期著色過(guò)程影響較大。

圖一  新樹(shù)脂與PE樹(shù)脂的流變曲線(xiàn)

從圖中可見(jiàn)，新體系的平衡扭矩較PE要略低，因此該材料作為載體樹(shù)脂對(duì)顏料的浸潤(rùn)性和親和力較PE更好，也更易加工。

選用上述兩種不同載體樹(shù)脂制備的色母粒，分別對(duì)聚乙烯薄膜、聚丙烯樣板和聚丁烯-1（PB-1）樣板進(jìn)行著色，然后比較顏料在薄膜和樣板中分散情況，來(lái)評(píng)價(jià)不同樹(shù)脂制備的色母粒的應(yīng)用性能。

通過(guò)測(cè)試各組樣品各自的透光率，來(lái)評(píng)價(jià)顏料的分散性好壞，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表一，透光率較高的，則顏料在薄膜中的分散度越高。

表一  新載體樹(shù)脂與PE載體樹(shù)脂的透光率比較

從上表可見(jiàn)，PE色母在給PE著色過(guò)程表現(xiàn)出色，但是在給其他材料著色過(guò)程表現(xiàn)并不如新載體樹(shù)脂。故作為通用型色母載體，新樹(shù)脂更有優(yōu)勢(shì)。

在使用LDPE作為載體樹(shù)脂時(shí)，需要添加PPA等助劑以改善其流動(dòng)性能。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該樹(shù)脂與通用的均聚聚丙烯、共聚聚丙烯和聚乙烯樹(shù)脂之間具有非常優(yōu)異的相容性，添加了載體樹(shù)脂的材料物理性能均有明顯提升。

作為通用型的載體樹(shù)脂，可以有效控制和調(diào)節(jié)在塑化過(guò)程中的分子結(jié)構(gòu)，使制品增加韌性和鋼性，增加制品的屈服 拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及耐熱性；

本產(chǎn)品可與增塑體系進(jìn)行共混改性，與各種塑料填充料相溶性好，耐熱不變形，耐低溫不發(fā)脆，起到內(nèi)增韌作用；

新載體樹(shù)脂在包覆方面的應(yīng)用：

非金屬無(wú)機(jī)填料在塑料中的用量巨大，單單一項(xiàng)每年用量達(dá)到150萬(wàn)噸以上。但是高分子材料在加入這些材料后，往往會(huì)出現(xiàn)混煉操作不易，妨礙制品生產(chǎn)效率，甚至是拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等物性的降低。如何使無(wú)機(jī)填料添加過(guò)程更容易，帶來(lái)的危害將至最低，人們往往采用樹(shù)脂將預(yù)先包覆處理后再行添加。

本樹(shù)脂優(yōu)良的物理性能及較好的外觀(guān)，即使在添加60%進(jìn)行混煉擠出造粒后，外觀(guān)仍有較好的光澤，且分散均勻不會(huì)有從中漏出。

此種新型載體樹(shù)脂有著優(yōu)異的物性，剛韌平衡性好，自身熔點(diǎn)只有110-120℃，易于加工，且制品自帶光澤。經(jīng)上述實(shí)驗(yàn)后再次發(fā)現(xiàn)其優(yōu)秀的分散性，與其他材料有較好的相容性，從各個(gè)角度與傳統(tǒng)的樹(shù)脂載體有著較大提升。故此載體樹(shù)脂在色母、包覆、功能母料中應(yīng)有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

來(lái)源：山東東方宏業(yè)化工有限公司新材料事業(yè)部

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