TiO2用于干法钛白色母粒的研制.doc

/ /TiO2用于干法钛白色母粒的研制钛白色母粒的生产方法一般可分为湿法工艺和干法工艺两种。湿法以瑞士CIBA一GEI GY公司的工艺为代表，它以水为介质， 在表面活性剂的作用下， 依靠球磨机中卵石的冲击力将颜料破碎细化，用分散剂对微小的颜料粒子包覆，使其稳定在1m以下。用这种方法生产的色母粒， 颜料粒径小， 分散均匀， 可满足细旦纤维和超薄薄膜的要求。其生产中存在的缺陷也比较明显， 如生产周期长、 能耗大、 技术要求高、 生产成本高。干法钛白色母粒的生产方法又可分为开炼法、 密炼法、高速混合法和直接挤出法等， 国外也有使用FCM和BUSS连续混炼机进行生产的。 本研究选用不同的TiO2，采用干法工艺生产钛白母粒， 通过比较其白度、 分散性和相对着色力， 确定出方便易行的生产方法， 以生产不同用途、 不同档次的钛白色母粒， 满足塑料和化纤行业的需要。1 实验部分1.1 主要原料 PP，3702，燕山石化。 PE，1F7B，燕山石化。 钛白粉：A1，锐钛型，南京；A2，锐钛型，衡阳；R1， 金红石型，南京；R2，R3，R4均为金红石型，进口。 分散剂， 进口。 群青颜料， 北京。 增白剂K F P ， 江苏。1.2 主要仪器和设备 密炼机，1 L， 德国W P 公司。 双螺杆挤出机， 25mm， 成都科强。压力升指数仪， 25mm， 意大利。 ACS电脑配色仪，CS-5，美国。 双辊开炼机， P M150300，意大利。 注射机， 45 g ， 云南广宇。 纺丝机， MK II， 英国。 模压机， P7一34， 美国。1. 3 测试与表征1.3.1 白度的测定 将含50%钛白粉的色母粒以1%的添加量加入到PP 3702粒料中，混合均匀后，注射成15 cm10 cm0.3 cm的薄片，用ACS电脑配色仪测定白度。1.3.2 分散性测定 窄带法: 将制得的色母粒以1 %的比例加入PE 1F7B中，在纺丝机上挤出窄带，取窄带10cm，分别用肉眼和显微镜观察钛白粉的分散情况。 压力升指数法: 将铁白母粒以6 %的比例加入PP 3702中，混匀后在具有325目过滤网的压力升指数仪中挤出1h， 记下第60 min时的压力。1.3.3 相对着色力的表征 将50.0g树脂在双辊开炼机中塑炼均匀，将0.3000g钛白母粒和1.0000 g 标准酞青蓝母粒加入其中， 继续塑炼5 min后，用模压机热压，冷却成为样片后与标样比较表征着色力。本文中以50% Al钛白色母粒为标准， 增减待测样品的重量， 使待测样和标准样色差在1 . 5以内， 最后根据重量换算成相当于标准样的母粒浓度的方法来进行表征。2 结果与讨论2.1 钛白粉种类对钛白母粒白度的影响 用挤出法制取含50 %钛白粉的色母粒，含进口TiO2的色母粒白度普遍高于含国产TiO2的色母粒；国内产品中含锐钛型TiO2 ( A1，A2 ) 的产品，其白度要高于含金红石型TiO2 (R1)的产品。添加群青颜料或荧光增白剂可以改善钛白母粒的白度，但群青颜料添加量不可超过1%， 超过后钛白母粒呈淡蓝色， 白度迅速下降。这是因为群青是利用蓝光和黄光互为补色来消去钛白粉在使用、 存放等情况下发生部分光化反应而产生的黄色光。当黄色光被消去后，蓝色光会显现出来。荧光增白剂的增白则是由于其吸收了日光中波长为300400 nm 的紫外线， 并将其能量转化成400500 nm的紫色或蓝色荧光， 这样可弥补所吸收的蓝光， 使得钛白粉的白度增加。2.2 不同钛白粉的分散性比较 被良好分散的TiO2不仅可消除产品中的斑点， 还能提高光散射效率， 具有较高的着色强度。 分别用6 种TiO2制取钛白母粒， 考察其分散性，进口TiO2的分散性明显要好于国产的。实验中还可以发现， 所有国产样品中均含有大于25 m的颗粒， 不能对化纤进行着色。用窄带法观察进口TiO2色母粒， 未发现肉眼可见的颜料颗粒， 说明其易于分散， 压力升指数法的测定结果也表明其具有较好的可纺性， 可用于化纤着色。2.3 钛白粉的相对，色力比较 颜料的着色力是指某一特定颜色制品所需的颜料量， 本文中用标准样着色力的百分数来表示。 实践表明， 进口样R2着色力最强， 国产样A2 着色力最差， 即在相同条件下， 要想得到相同的白度， 用R 2时所需量最少， 用A 2则用量最大。进口钛白粉的着色力普遍高于国产铁白粉， 而国产钛白粉中， 金红石型铁白粉的着色力较高。 颜料的着色力不仅与本身性质有关， 还与其分散程度有关。着色力随分散度的增加而增强，为了使光线有效地散射， 颜料粒子的直径应略小于所散射光线波长的1 / 2 ， 这时颜料着色力达到最大。随着颜料粒径的继续减小， 光波会绕射颜料粒子， 表现为颜料着色力反而下降。白色为复合色， 其波长为0.4 0.7 m 。因此， 钛白粉着色力最强时的粒径一般介于0.20.3 m之间。 观察结果显示，R2 粒径最大分布在0.2 m处，所以具有最强的着色力；而R1的粒径分布很宽， 有相当一部分颜料没有充分发挥效能， 所以着色力