發(fā)光顏料在塑料中的應(yīng)用

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發(fā)光顏料在塑料中的應(yīng)用熊楚耀，劉欣，徐長(zhǎng)富，李云龍，呂朝陽(yáng)（大連路明科技集團(tuán)有限公司，遼寧大連116025）機(jī)理，并采用添加助劑。改變工藝條件和改進(jìn)設(shè)備等方法進(jìn)行解決?！　?：B 1刖言以鋁酸鹽為主要成份的新型長(zhǎng)余輝光致發(fā)光材料，經(jīng)短時(shí)間光照后，有比傳統(tǒng)ZnS發(fā)光材料高十倍以上的余輝時(shí)間，并具有優(yōu)異的耐光性和耐持久性，無(wú)毒無(wú)害，不具有任何放射性。在制備過(guò)程中，不引入和產(chǎn)生有毒的化學(xué)物質(zhì)。我公司生產(chǎn)的以鋁酸鹽為主要成份的長(zhǎng)余輝光致發(fā)光材料，發(fā)光余輝時(shí)間長(zhǎng)達(dá)12小時(shí)以上。將發(fā)光顏料應(yīng)用于塑料當(dāng)中，可賦于塑料的自發(fā)光功能。這種發(fā)光塑料，具有暗處指示功能和裝飾功能?！　∷芰现惺褂冒l(fā)光顏料有兩種不同的加料方式。一種是直接將發(fā)光顏料和樹脂混合加工成制品，該方法不能保證發(fā)光顏料在制品中的均勻分散和制品性能?！　∫胧拱l(fā)光顏料均一分散，必須首先使顏料粒子充分潤(rùn)濕，這可以通過(guò)添加低黏度添加劑來(lái)實(shí)現(xiàn)，或升高力口工溫度來(lái)促進(jìn)潤(rùn)濕，這種方法通常是發(fā)光顏料在混合機(jī)中于室溫下和粉料、粒料進(jìn)行干混，必要時(shí)可加入分散劑，然后將這些預(yù)混物直接送至注塑機(jī)或擠出機(jī)即可。對(duì)于性能要求不高的厚壁制品可以使用該方法，但薄壁制品由于得不到高品質(zhì)而不宜采用。另一種方法是使用發(fā)光母料，這種方法雖在技術(shù)上與直接加發(fā)光顏料方法相同，但它的優(yōu)點(diǎn)是使發(fā)光顏料處于最佳的分散狀態(tài)，同時(shí)由于在發(fā)光母粒中加入一些相應(yīng)的助劑等，可減少制品因添加發(fā)光顏料而產(chǎn)生力學(xué)性能下降的現(xiàn)象?！　∈褂冒l(fā)光母料有以下優(yōu)點(diǎn)：發(fā)光顏料在樹脂中分散均勻；生產(chǎn)操作不產(chǎn)生粉塵有利于環(huán)保和勞動(dòng)保護(hù)；（）減少?gòu)S家的設(shè)備磨耗與能耗，省工、省時(shí)、省能源、降低了成本易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)；2試驗(yàn)部分發(fā)光顏料做為無(wú)機(jī)鹽類可以在塑料中添加，和塑料用的填料有相同的加工方法，對(duì)其性能的影響及變化規(guī)律也相似。不同的是發(fā)光顏料在加工過(guò)程中，如處理不當(dāng)容易使物料變黑，導(dǎo)致制品的外觀色澤變暗，甚至完全變黑，使塑料制品的發(fā)光輝度下降。解決發(fā)光顏料在塑料中變黑的問題，使發(fā)光顏料在塑料中廣泛的應(yīng)用。本文將介紹有關(guān)這方面的?！　”? m目型號(hào)輝度平均粒徑過(guò)篩率雜質(zhì)（個(gè)/10g）發(fā)光時(shí)間（h）2.1.2基體樹脂發(fā)致發(fā)光塑料基體樹脂如表2所示。表2名稱牌號(hào)生產(chǎn)廠家鎮(zhèn)江奇美法國(guó)阿托大連有機(jī)合成廠韓國(guó)三星吉化、蘇州安利化工廠臺(tái)灣奇美2.2主要加工設(shè)備及測(cè)試儀器光致發(fā)光塑料主要加工設(shè)備如下：雙螺桿擠出機(jī)南京科亞切粒機(jī)上海高橋塑料機(jī)器廠拉力實(shí)驗(yàn)機(jī)德國(guó)沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī)河北承德試驗(yàn)機(jī)有限責(zé)任公司熔體流動(dòng)速率儀長(zhǎng)春第二試驗(yàn)機(jī)廠亮度計(jì)曰本2.3實(shí)驗(yàn)方法將發(fā)光顏料和樹脂混和制成塑料發(fā)光粒料或母料，測(cè)定其輝度值，并加以比較。為了使發(fā)光顏料在塑料中廣泛應(yīng)用，對(duì)發(fā)光顏料在通用的主要塑料品種（選擇了十種）中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。　　2.4工藝流程樹月旨一發(fā)光顏料――>預(yù)混―雙螺桿擠出造粒―干燥―壓片―測(cè)試助劑一|將載體樹脂、發(fā)光顏料、助劑按一定比例稱量后，先將樹脂加入混合器中，然后加入0 5%的液體石蠟和樹脂混合好后，再加入發(fā)光顏料和助劑，進(jìn)一步混合均勻，將混合好的物料在擠出機(jī)中進(jìn)行擠出造粒，然后進(jìn)行自然干燥或烘干，干燥過(guò)的發(fā)光母料取樣測(cè)定輝度，合格后入庫(kù)。　　2.5測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)發(fā)光母料的測(cè)試按下述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行：1熔體流動(dòng)速率測(cè)；定按趣36821%恤也Publishin 3結(jié)果與討論3.1發(fā)光顏料變黑原因發(fā)光顏料變黑的原因很多，在塑料加工中變黑的主要原因是：發(fā)光顏料是十分堅(jiān)硬的，在機(jī)械中經(jīng)摩擦、剪切使機(jī)械受到磨損，物料中混入金屬雜質(zhì)所致?！　∷芰霞庸ぶ械拇蟛糠止ば蚨际窃跈C(jī)械中完成的，變黑是不可避免的，但采取相應(yīng)的措施減少剪切和摩擦可大大減輕變黑的程度。通過(guò)在不同加工設(shè)備、工藝和配方的條件下，研究輝度的變化規(guī)律，從中找出最佳的條件，使產(chǎn)品的外觀和輝度都得到明顯的改善?！　?.2螺桿的結(jié)構(gòu)對(duì)輝度的影響調(diào)整螺桿的結(jié)構(gòu)，使之減少加工中對(duì)物料的剪切和摩擦，可以減少發(fā)光顏料的變黑程度?！　?.2.1減少螺桿的嚙合塊調(diào)整螺桿模塊的形式，去掉五對(duì)嚙合塊，換成螺紋±，并重新排布組合元件，以LDPE為基體樹脂，加入10%PID-7D發(fā)光顏料，再與一定比例的添加劑混合，進(jìn)行造粒，制備標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行測(cè)試，為螺桿的結(jié)構(gòu)改變前后發(fā)光母料輝度值的變化：由圖i看出將部分螺桿嚙合段改變?yōu)槁菁y段后可以提高發(fā)光塑料粒子的輝度，并改善發(fā)光塑料粒子的外觀和色澤。在保證充分混煉的同時(shí)，通過(guò)改變螺桿的結(jié)構(gòu)型式，對(duì)提高發(fā)光制品的輝度效果是十分明顯的?！　?.2.2減少螺桿的長(zhǎng)徑比長(zhǎng)徑比由原來(lái)的28/1變?yōu)楝F(xiàn)在的2/1，這樣可減少物料在機(jī)缸中的摩擦?xí)r間，達(dá)到提高輝度的目的，見?！　目梢钥闯?，減少螺桿長(zhǎng)徑比可以提高發(fā)光料粒子的8同時(shí)也明顯地改善了粒子的外觀、色o儀時(shí)間min螺桿長(zhǎng)徑比對(duì)發(fā)光顏料輝度的影響澤?！　?.3改變工藝條件3.3.1溫度bookmark12適當(dāng)提高螺桿第二段的溫度，使物料進(jìn)入機(jī)缸后很快地進(jìn)入粘流狀，將發(fā)光顏料包裹起來(lái)減少對(duì)螺桿的摩擦，防止變黑?！　?.3.2螺桿轉(zhuǎn)速通過(guò)對(duì)螺桿轉(zhuǎn)速的降低，可以克服因減少長(zhǎng)徑比而導(dǎo)致的物料塑化不足，同樣還能減少物料在機(jī)缸中的摩擦，防止變黑，見?！　?.4原材料的選擇bookmark13 3.4.1發(fā)光顏料要得到高輝度的發(fā)光制品，應(yīng)選擇徑大的發(fā)光顏料，但產(chǎn)品的機(jī)械性能下降，所以要綜合考慮機(jī)械性能和輝度來(lái)選擇發(fā)光顏料?！　?.4.2基體樹脂在選擇基體樹脂時(shí)，為了最大限度地發(fā)揮發(fā)光顏料的自發(fā)光功能，提高塑料發(fā)光制品的輝度，應(yīng)盡量選擇透明樹脂以減少對(duì)發(fā)光顏料的遮蓋，而影響發(fā)光制品的輝度?！　』w樹脂的選擇有以下幾個(gè)原則：在塑料母粒生產(chǎn)時(shí)，通常我們選擇熔融指數(shù)大的，生產(chǎn)塑料發(fā)光母粒時(shí)也同樣選擇熔融指數(shù)大的，不僅有利于顏料的分散，而且熔化得快，使發(fā)光顏料盡早被樹脂包裹?！　∮捎诎l(fā)光顏料為粉狀，因此選擇粉狀樹脂更易混合均勻。與粒料相比較熔化快，迅速將發(fā)光顏料包粒徑、、不同型號(hào)的發(fā)光顏料在制品：中的―gHUSe.M圖hts不同含量量發(fā)光的制品輝dki.netbookmark14從可以看出，在相同的配方和工藝條件下，用粉料為載體樹脂其輝度明顯高于用粒料為載體樹脂的。而且從粒子的表面來(lái)看，用粉料為載體樹脂其表面光澤和色澤明顯好于用粒料為載體樹脂的。因此在選擇樹脂時(shí)要盡可能用粉料做載體樹脂?！　。?）實(shí)際生產(chǎn)中，發(fā)光顏料的粒徑對(duì)制品輝度的影響并不是很大，這與發(fā)光顏料粒徑大輝度高的結(jié)果不一致。其中大粒徑的7B、7C輝度值降低較大，小粒徑的7F降低較小，而粒徑處于中間的7D、7E輝度值降低最小，見。這是因?yàn)榱酱蟮陌l(fā)光顏料在加工過(guò)程中由于受到螺桿的剪切和摩擦力的作用，粒子變小、變黑所致。因此選擇7D、7E發(fā)光顏料較為合適?！　『茱@然，用PL0-7D發(fā)光顏料從輝度、制品的光澤要優(yōu)于其它的發(fā)光顏料?！　。?）發(fā)光顏料的加量不同，制品的輝度也不同。以7D發(fā)光顏料為例，加量低于5%時(shí)，不僅輝度低，余輝時(shí)間也短，加量大于20%時(shí)，雖然輝度高，但對(duì)機(jī)械性能影響比較大，綜合考慮以加量為10%~20%為宜?！　?結(jié)論發(fā)光顏料粒徑對(duì)輝度影響，在塑料中發(fā)光顏料的粒徑大，由于其對(duì)螺桿的磨損，制品易變黑，而且性能下降；粒徑太小則輝度過(guò)低，應(yīng)選擇粒徑為rnum~15n較為適宜；為了保證產(chǎn)品的機(jī)械性能和發(fā)光輝度，發(fā)光顏料的加量在10%左右為宜；（）在保證充分混煉前提下，減少螺桿的長(zhǎng)徑比及調(diào)整螺桿結(jié)構(gòu)及排列順序，可以減少發(fā)光顏料在加工過(guò)程中的變黑程度；（）適當(dāng)提高擠出溫度和螺桿轉(zhuǎn)速可明顯改善發(fā)光塑料變黑程度。