塑料着色剂基本要求和测试方法——迁移性.pdf

塑料着色剂基本要求和测试方法 迁移性 四 迁移性是指着色剂从塑料内部迁移到表面上或从一个塑料透过界面迁移到 其它塑料 它在塑料着色成型中有四种表现形式 1 渗色 Bleeding 已着色的塑料制品与白色或浅色泽之塑料制品贴合时 颜料由该着色制品迁移至另一物品 2 析出 Plateout 塑料成型时污染模具和辊筒 3 起霜 Crocking or Blooming 已着色的塑料制品随时间会在制品表面引 起发花和起白 而且着色剂可以被擦去 4 铜光 Bronzing 从塑料制品的表面呈现出较明显的着色剂之金属之光 着色塑料中颜料的迁移性发生会大大影响塑料制品的应用性能 如果迁移严 重的话 使塑料制品不能使用 更为严重的是还会沾污其它产品 影响其它产品 应用 1 影响迁移性指标的因素 着色剂在塑料中发生迁移的主要原因 1 在塑料着色系统中存在着色剂过饱和现象 2 在塑料着色系统中存在着色剂分子能够运动 3 在塑料着色系统中存在着色剂不能充分结晶 着色剂在塑料上的迁移性 它与应用树脂 颜料化学结构 颜料分子量等有 很大关系 1 迁移性与颜料化学结构有关 颜料耐迁移性能涉及它在有机溶剂或应用介质中的溶解度 根据在有机颜 料分子中引入酰胺基对降低它在有机溶剂中的溶解度有显著效应 根据上述思路 设计的杂环类构造的酰胺基团有苯并唑酮类 其中以苯并咪唑酮类为偶合组分的 颜料在有机溶剂中的溶解度最低 并具有非常优异的耐迁移性 对在分子中偶氮基两个邻位含有羟基或羧酸基的有机颜料 若欲降低它们 在水中的溶解度 可通过与过渡金属离子生成络合物的方法 这种金属络合物在 有机溶剂中的溶解度非常低 从而使得所生成的颜料具有非常优异的耐溶剂性能 和耐迁移性能 2 迁移性与颜料分子量大小有关 增加颜料的分子量 缩合氮颜料要比单偶氮颜料分子结构加倍迁移性有明显 提高 3 迁移性与应用塑料树脂玻璃化温度有关 塑料中着色剂的迁移性和塑料材料分子链的刚性和分子间的紧密性相关 例 如溶剂染料用于聚烯烃着色会发生严重迁移 但可用于聚脂等工程塑料着色 因 为在室温下聚脂网状结构阻止已溶解染料运动 不必担心发生迁移 颜料的迁移 性与塑料玻璃化温度有密切相关 颜料应用在玻璃化温度低于常温的塑料时容易 发生迁移 如聚氯乙烯 聚乙烯 颜 染 料应用在玻璃化温度高于常温的塑料 时不会发生迁移 如聚苯乙烯 聚脂 实验证明只有在高于聚苯乙烯波璃化温度 时迁移才会发生 表 1 是各种塑料玻璃化温度 表 1 是各种塑料玻璃化温度 2 迁移性测试方法 BS EN14469 42004 2 1 准备工作 试样按照 EN 14469 2 的规定方法 压片成型制备尺寸为 50 mm 50 mm 的试样 白片按照 EN 14469 2 的规定方法 压片成型制备尺寸为 75 mm 75 mm 0 5 mm 白片中钛白粉含量5 材 料 玻璃化温度 熔 点 PS 98 101 C 208 212 F PVC U 80 C 176 F PMMA 105 C 221 F LDPE 80 C 112 F 120 SB SA N ABS 80 105 C 176 221 F PC 143 150C 289 302 F PP 有规 55 晶区 3 C 37 F 175 PP 无规 5 晶区 5 C 23 F PA6 60 70 C 140 158 F 225 PET 70 275 铝板或平玻璃板表面平整 且尺寸不小于白片 荷载质量不小于 500 g 烘箱 带有热风循环系统 稳定保温在 80 5 压辊 2 2测试 将试样放在两个白片之间 并用压辊将白片与试样片间空气挤出 以确保试 样和白片的紧密接触 然后将白片和试样装入两个玻璃平板之间并使用 500 g 负荷压载 如有需要 可将几组白板和试样成套叠放在一起 但需使用适宜的纸 如滤纸 隔开 应注意确保样片完全对齐 在 80 5 条件下 将测试组合片 500 g 负荷压载 在烘箱中放置 24 小 时 然后将白片与试样隔开 冷却至室温后立即进行评估工作 2 3 评判 目测白色 PVC 片上的被色片沾污程度 EN 20105 A03 目测的基准面为未与试 样片接触的白色接触板的白色边缘 并以标准灰卡评判之 5 级表示无迁移 1 级迁移严重 3 迁移性指标在塑料着色上应用 1 迁移性与塑料添加助剂有关 颜料分子与塑料树脂之间结合大小 随着添加剂 如增塑剂及其它助剂 加 入而变化 当 PVC 硬 塑料玻璃化温度高达 80 C 可加入染料着色不发生迁 移 但加入极性助剂增塑剂后时 分子距离加大 结构更为松散 因而减少了聚 合物链的相互作用 从而使颜料迁移速率增大 而且随增塑剂用量增加迁移越严 重 所以增塑聚氯乙烯着色时选用颜料更要注意 有时候单偶氮色淀颜料分子会随配方中低分子量聚乙烯析出而析出 发生迁 移 2 迁移性与应用浓度有关 在聚烯烃塑料着色时 发生渗色和起霜时其迁移的程度是与着色的浓度成 正比 这是因为当颜料在加热过程中颜料浓度越高 会引成颜料在塑料中部份溶 解 冷却过程中形成过饱和而在塑料表面发生迁移 并很容易扩散到其它与之接 触的解质中 3 着色剂在聚烯烃中迁移性与塑料密度和分子量有关 着色剂在低密度 聚乙烯时比在高密度聚乙烯和聚丙烯容易引发迁移 在低密度聚乙烯中迁移的着 色剂 在高密度聚乙烯和聚丙烯可能是安全的 4 颜料在塑料加工中对加工设备 辊筒和模具 污染 称之为沾色 这 也是迁移的一种 与起霜不同 沾污物被擦取后不会再出现 在聚氯乙烯加工出 现沾色 是与颜料被聚氯乙烯润湿性能有关 完全被聚氯乙烯润湿的颜料是不会 与渗出物一起向表面迁移 5 近年来耐迁移性这一指标不仅仅用在塑料制品上色迁移上 常常在消 费品的法规上出现 事实证明 任何从塑料制品中迁移出来的物质都可能有害人 体健康的 为了防止对消费者造成任何伤害 对儿童用玩具 所有在加工 运输中 会与食品和饮料接触的塑料材料 容器 日用品国外盼布了许多法规 如美国联邦 法规 21CFR 中明确规定着色剂不能迁移到 食品中去或者迁移到食品中量少到裸眼观察不到会使食品有任何颜色的玷污 联 邦德国公众卫生局在德国食品 BGVV 要求中公布了迁移性实验方法 还定义了模 拟不同食物的测试液体 这