纳米碳酸钙在色母粒中的应用.docVIP

PAGE PAGE 2 纳米CaCO3在白色母粒中的应用研究 摘要：本文研究了纳米CaCO3应用于白色母粒中对其性能的影响。结果表明，纳米CaCO3可以部分替代TiO2颜料，在白色母粒其它性能基本保持不变的情况下，CaCO3的加入改善了颜料的分散性，制品白度也有所提高。 关键词：纳米CaCO3、TiO2 、分散性、白度 中图分类号： 文献标识码：B 文章编号： 近年来，纳米技术已被广泛的应用于聚合物科学领域，成为国内外研究的热点[1]。纳米粒子由于其特殊的结构而具有了体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观粒子隧道效应，并由此产生了一系列新异的物理化学特性。其中纳米碳酸钙已成功地应用于聚合物材料的增韧与增强[2-4]。而在色母粒中的应用尚未见报道。 色母粒亦称为颜料浓缩物，是目前塑料着色中最主要的着色方法。它是把超常量的颜料均匀地载负于树脂之中而制得的聚集体，通常由颜料、载体树脂和添加剂三个基本要素组成。而颜料则是这三个要素中的核心，颜料的性能与价格决定了色母粒的性能与价格。白色母粒是色母粒中用量较大的品种，其颜料为钛白粉。钛白粉在所有白色颜料中折光指数最高[5-8]，其遮盖力强，白度高，成为白色母粒的最佳首选颜料。但是其价格也相对昂贵。在不使被着色制品的着色质量和效果下降的前提下，在白色母粒中适当添加其它白色原料，可降低主体颜料钛白粉的使用量，提高产品的性能价格比，有良好的经济效益且有利于环境保护。本文用纳米CaCO3替代部分TiO2颜料制备白色母粒，研究纳米CaCO3替代部分TiO2颜料对白色母粒性能的影响。 实验 原料 纳米CaCO3 内蒙古蒙西高新技术开发有限公司 纳米CaCO3 进口 CH-1A分散剂 上海三正高分子材料有限公司 硅油 北京化工二厂 钛白粉 R930日本石源株式会社 LDPE 1F7B 北京燕化石油化工股份有限公司一厂 2012TN00 中国石化（齐鲁）股份有限公司塑料厂 PP 1700 北京燕化石油化工股份有限公司一厂 1.2 主要仪器设备 透射电子显微镜，HT800，日本日立公司 双辊筒炼塑机，SK-160B，上海橡胶机械厂 万能材料试验机，1185，美国INSTRON公司 挤塑机，PID651，德国Bra bender公司 注射机，SZ-60A-DC，宁波通力塑料机械有限公司 相差显微镜，NIKON-PFX，日本 光电分光光度计，722，上海分析仪器厂 转矩流变仪，,PLV-151，德国Bra bender公司 全自动测色色差计，TC-PⅡG，北京光学仪器厂 高速混合器，HL-2022，中国上海海菱电器有限公司 1.3试验工艺 试验工艺流程如图1所示： 图1 试验工艺流程图 图1 试验工艺流程图 载体树脂 颜料+CaCO3 分散剂 加工性能 转矩流变仪 造粒 白度 双辊混炼 注射色板 压片制样样条 力学性能 遮盖力 分散性 挤出吹膜 为了使遮盖力降低更少，对混合色粉（TiO2颜料和CaCO3混合物）分别用CH-1A分散剂和硅油进行了表面处理。 1.4性能测试和表征 微观形态：用透射电子显微镜观察纳米CaCO3和TiO2粒子的形态结构。 分散性：采用相差显微镜，放大倍数为20×5倍，观察颜料的分散状态。 遮盖力：用分光光度计测薄膜光密度值表征遮盖力的大小。 白度：用全自动测色色差计对白母粒注射的样板进行了白度、明度、黄度等测试。 流变性能：采用Brabender转矩流变仪和熔融指数仪对母粒的加流变性能进行了测试。 力学性能：用INSTRON-1185型拉伸试验机对材料的力学性能进行了测试。 结果与讨论 纳米CaCO3微观形态研究 粒子的颗粒形态及其大小是影响性能的重要因素。颗粒越小，表面能越高，越易团聚；颗粒太大，会影响着色效果，而且太大颗粒的CaCO3会影响到遮盖力。另外，颗粒的结晶形态也会对遮盖力产生影响。图2是两种纳米CaCO3的透射电镜照片。 (a) (b) (c) 图2 纳米CaCO3的透射电镜照片 (a) 国内纳米CaCO3，放大5万倍 (b) 国外纳米CaCO3，放大3万倍 图2清楚地显示了两种纳米级CaCO3的微观形态。可以看到，国内CaCO3的原生粒子基本是球形的，而国外的则为棒状。根据光学理论，球形粒子比其他形状的粒子对光有更好的反射和折射作用。 2.2两种形态CaCO3对颜料遮盖力影响的比较 对白色母粒来说，遮盖力是一项重要的性能指标。颜料的分散水平是影响遮盖力的主要因素。用两种CaCO3不同比例的部分代替白色颜料TiO2，制成白色母粒，然后吹膜，测定薄膜的透射率，并换算成标准膜厚（0.02mm）的光密度值（以下称光密值）。用光密值可以表征遮盖力的大小，也从另