發(fā)光顏料在塑料中的應用

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發(fā)光顏料在塑料中的應用熊楚耀，劉欣，徐長富，李云龍，呂朝陽（大連路明科技集團有限公司，遼寧大連116025）機理，并采用添加助劑。改變工藝條件和改進設備等方法進行解決?！　?：B 1刖言以鋁酸鹽為主要成份的新型長余輝光致發(fā)光材料，經短時間光照后，有比傳統(tǒng)ZnS發(fā)光材料高十倍以上的余輝時間，并具有優(yōu)異的耐光性和耐持久性，無毒無害，不具有任何放射性。在制備過程中，不引入和產生有毒的化學物質。我公司生產的以鋁酸鹽為主要成份的長余輝光致發(fā)光材料，發(fā)光余輝時間長達12小時以上。將發(fā)光顏料應用于塑料當中，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濕，這可以通過添加低黏度添加劑來實現(xiàn)，或升高力口工溫度來促進潤濕，這種方法通常是發(fā)光顏料在混合機中于室溫下和粉料、粒料進行干混，必要時可加入分散劑，然后將這些預混物直接送至注塑機或擠出機即可。對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，這種方法雖在技術上與直接加發(fā)光顏料方法相同，但它的優(yōu)點是使發(fā)光顏料處于最佳的分散狀態(tài)，同時由于在發(fā)光母粒中加入一些相應的助劑等，可減少制品因添加發(fā)光顏料而產生力學性能下降的現(xiàn)象?！　∈褂冒l(fā)光母料有以下優(yōu)點：發(fā)光顏料在樹脂中分散均勻；生產操作不產生粉塵有利于環(huán)保和勞動保護；（）減少廠家的設備磨耗與能耗，省工、省時、省能源、降低了成本易實現(xiàn)自動化生產；2試驗部分發(fā)光顏料做為無機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)光顏料在加工過程中，如處理不當容易使物料變黑，導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用。本文將介紹有關這方面的?！　”? m目型號輝度平均粒徑過篩率雜質（個/10g）發(fā)光時間（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名稱牌號生產廠家鎮(zhèn)江奇美法國阿托大連有機合成廠韓國三星吉化、蘇州安利化工廠臺灣奇美2.2主要加工設備及測試儀器光致發(fā)光塑料主要加工設備如下：雙螺桿擠出機南京科亞切粒機上海高橋塑料機器廠拉力實驗機德國沖擊實驗機河北承德試驗機有限責任公司熔體流動速率儀長春第二試驗機廠亮度計曰本2.3實驗方法將發(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用，對發(fā)光顏料在通用的主要塑料品種（選擇了十種）中的應用進行了研究?！　?.4工藝流程樹月旨一發(fā)光顏料――>預混―雙螺桿擠出造粒―干燥―壓片―測試助劑一|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，進一步混合均勻，將混合好的物料在擠出機中進行擠出造粒，然后進行自然干燥或烘干，干燥過的發(fā)光母料取樣測定輝度，合格后入庫。　　2.5測試標準對發(fā)光母料的測試按下述標準進行：1熔體流動速率測；定按趣36821%恤也Publishin 3結果與討論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)光顏料是十分堅硬的，在機械中經摩擦、剪切使機械受到磨損，物料中混入金屬雜質所致?！　∷芰霞庸ぶ械拇蟛糠止ば蚨际窃跈C械中完成的，變黑是不可避免的，但采取相應的措施減少剪切和摩擦可大大減輕變黑的程度。通過在不同加工設備、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，使產品的外觀和輝度都得到明顯的改善?！　?.2螺桿的結構對輝度的影響調整螺桿的結構，使之減少加工中對物料的剪切和摩擦，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整螺桿模塊的形式，去掉五對嚙合塊，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，進行造粒，制備標準樣條進行測試，為螺桿的結構改變前后發(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，通過改變螺桿的結構型式，對提高發(fā)光制品的輝度效果是十分明顯的?！　?.2.2減少螺桿的長徑比長徑比由原來的28/1變?yōu)楝F(xiàn)在的2/1，這樣可減少物料在機缸中的摩擦時間，達到提高輝度的目的，見?！　目梢钥闯觯瑴p少螺桿長徑比可以提高發(fā)光料粒子的8同時也明顯地改善了粒子的外觀、色o儀時間min螺桿長徑比對發(fā)光顏料輝度的影響澤?！　?.3改變工藝條件3.3.1溫度bookmark12適當提高螺桿第二段的溫度，使物料進入機缸后很快地進入粘流狀，將發(fā)光顏料包裹起來減少對螺桿的摩擦，防止變黑?！　?.3.2螺桿轉速通過對螺桿轉速的降低，可以克服因減少長徑比而導致的物料塑化不足，同樣還能減少物料在機缸中的摩擦，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，應選擇徑大的發(fā)光顏料，但產品的機械性能下降，所以要綜合考慮機械性能和輝度來選擇發(fā)光顏料。　　3.4.2基體樹脂在選擇基體樹脂時，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，應盡量選擇透明樹脂以減少對發(fā)光顏料的遮蓋，而影響發(fā)光制品的輝度。　　基體樹脂的選擇有以下幾個原則：在塑料母粒生產時，通常我們選擇熔融指數大的，生產塑料發(fā)光母粒時也同樣選擇熔融指數大的，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。　　由于發(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。因此在選擇樹脂時要盡可能用粉料做載體樹脂。　?。?）實際生產中，發(fā)光顏料的粒徑對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。這是因為粒徑大的發(fā)光顏料在加工過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，不僅輝度低，余輝時間也短，加量大于20%時，雖然輝度高，但對機械性能影響比較大，綜合考慮以加量為10%~20%為宜?！　?結論發(fā)光顏料粒徑對輝度影響，在塑料中發(fā)光顏料的粒徑大，由于其對螺桿的磨損，制品易變黑，而且性能下降；粒徑太小則輝度過低，應選擇粒徑為rnum~15n較為適宜；為了保證產品的機械性能和發(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，減少螺桿的長徑比及調整螺桿結構及排列順序，可以減少發(fā)光顏料在加工過程中的變黑程度；（）適當提高擠出溫度和螺桿轉速可明顯改善發(fā)光塑料變黑程度。