塑料色母料的制备

塑料色母料的制备第四组主讲人：鄢佳组员：何松波鄢佳2013.3.1一、母料简介二、色母料简介三、色母料配方举例（炭黑色母料）四、色母料造粒设备五、色母料的生产工艺六、色母料的制备七、色母料的检测一、母料简介1、母料的定义：含有高百分比剂量助剂的塑料混合物。通常是由30~70%的助剂与70~30%的载体树脂经混合造粒而制成的浓缩物。2、生产方法：先将待加入树脂的助剂加入特定的载体中制成粒料，然后含有高浓度助剂的粒料加入树脂中。母料简介3、使用母料的优点：①简化配方实施中复杂的混合及造成粒工序，便于使用和操作；②生产环境清洁，大大改善劳动条件，有利于保护工人身体健康；③提高助剂的分散均匀程度，使助剂能充分发挥其性能。④有利于助剂的销售和运输。简介母料4、母料的分类：填充母料色母料改性母料以填料为主，降低成本并适当提高制品性能母料由着色剂、载体及分散剂组成；可降低着色剂的用量，提高颜色的均匀性阻燃母料降解母料长寿母料香味母料等二、简介色母料1、定义：色母料是把超常量的颜料均匀的载附于树脂之中而得到的塑料颗粒。一种高浓缩、高效能的颜色配制品。2、发展史：国外从20世纪70年代开始采用色母料着色；中国从1975年开始色母粒的研究。3、现状：目前已具有相当的生产能力，并得到广泛的应用。色母料简介4、组成：母料核、分散层及载体层着色剂的选择着色剂分无机颜料、有机颜料及染料。着色剂加入量一般占母料质量的15～40％左右。载体的选择载体加入量约为母料的30～70％。分散剂的选择分散剂一方面促进着色剂在载体中的分散；另一方面提高母料的加工流动性。用量可在15份左右。5、色母料的分类专用色母料：指的是载体与树脂相容范围小，只与一种或两种基体树脂相容，而与大部分树脂不相容或着相容性不好的一类着色母料。万能色母料色母料适用范围广，几乎适用所有树脂的着色。（1）有机载体万能母料这类母料往往选择一种能和所有树脂相容的载体，或者选择两种或两种以上相容范围不同的载体复合适用。（2）无载体万能母料这类母料又称为着色晶，无载体，能与所有树脂相容，适用于所有塑料的着色。1.使颜料在制品中具有更好的分散性。色母生产过程中须对颜料进行细化处理，以提高颜料的分散性和着色力。专用色母的载体与制品的塑料品种相同，具有良好的匹配性，加热熔融后颜料颗粒能很好地分散于制品塑料中。2.有利于保持颜料的化学稳定性。直接使用颜料的话，由于在贮存和使用过程中颜料直接接触空气，颜料会发生吸水、氧化等现象，而做成色母后，由于树脂载体将颜料和空气、水分隔离，可以使颜料的品质长期不变。3.保证制品颜色的稳定。色母颗粒与树脂颗粒相近，在计量上更方便准确，混合时不会粘附于容器上，与树脂的混合也较均匀，因此可以保证添加量的稳定，从而保证制品颜色的稳定。4.保护操作人员的健康。颜料一般是粉状，添加和混合时容易飞扬，被人体吸入后将影响操作人员的健康。5.保持环境的洁净6.使用方便6、使用色母的优点7、色母料的市场需求状况及现状我国有330家生产色母的企业，其中塑料级色母厂已经达到了300家。我国色母年生产能力在1000吨以上的企业有将近50家，全国色母生产能力为每年30万吨，2001年我国色母的需求量不到12万吨。生产能力严重过剩，导致国内色母粒行业普遍开工不足，除新建生产装置增速过快，产品订单不足等因素外；其中重要因素是国产色母粒产品结构单一，品种不全，通用型产品占很大比重，而高浓度和超高浓度、多功能性色母及细旦纤维用色母所占比重较少。反观色母技术水平较高的国家，颜料、分散剂等原材料品种齐全，已形成了系列化和专业化产品结构。8、色母总的发展趋势与建议色母向颜料高浓度方向发展以降低最终产品的着色成本，色母与添加剂相结合开发多功能的产品是色母今后的发展方向。我国塑料行业的快速发展必将带动色母行业的发展，色母产品具有广阔的应用前景。针对现在生产现状，我提出以下建议：（1）国内生产企业应联合上游企业和科研究院校开发适于色母应用的颜料和分散剂，增加产品品种，提高产品的技术含量，使色母产品向高质量方向发展。色母总的发展趋势与建议（2）色母生产企业应充分利用色母专业委员会提供的信息，加强沟通和合作，制订行业标准，净化市场，使竞争变得有序，促进行业健康发展。（3）市场对色母需求的特征表现为高度的分散化和专门化，生产企业应对市场需求进行细化，拓宽色母产品的应用领域，开发多功能和高技术含量的色母产品，以满足市场的需要。三、色母料配方举例1、炭黑色母料炭黑：一般选用高色素炭黑或混气炭黑，添加量为３０％～６０％主分散剂：应为低溶度、低熔体粘度，与载体树脂和被着色树脂有良好的相容性，添加量为１５％。如：聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸盐等。辅助分散剂：１０号白油、磷酸三苯脂、ＤＯＰ等。添加量为5%。载体树脂：选用熔体指数为10~30的LDPE和LLDPE的共混物为最好。色母料配方举例润滑剂：可用石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌等，添加量为1%左右。抗氧剂：主抗氧剂1010添加0.1%~0.2%，辅助抗氧剂DLTP添加量0.2%~0.4%。还可以添加0.5%量的硅烷偶联剂等，先进行预处理为好。炭黑色母料采用干法生产，先高温混合，再低温粉碎，这样使炭黑分散均匀、细化、稳定，最后用双螺杆挤出机上塑炼挤条、牵引、冷却、干燥、切粒而成。色母的配方设计1、例如PE、PP色母料配方为：黄色时（颜料：分散剂：载体树脂为3~1:1~3:6）红色时（颜料：分散剂：载体树脂为3~1：3~5:4）2.例如红色PS、ABS色母料时颜料：分散剂：载体树脂为2~1：1~2：７四、色母料造粒设备目前我国生产母粒的设备仅限于一些小型平行双螺杆挤出机、单螺杆挤出机，产量较低。而且对于一些功能母粒、小分子量高填充母粒，在普通的双螺杆、单螺杆挤出机上很难加工1、色母料造粒主机（1）塑料热炼混合机混合室总容积200L一次投料量65kg电机功率30/42kW桨叶转速650/1300r/min（2）X(S)M-80（6-60）密闭式炼塑机密炼室总容积76L密炼室工作容积52L后转子转速6~60r/min驱动电机功率355kW1、色母料造粒主机（3）SWSZ-140双锥喂料装置螺杆直径大头Ф400mm小头Ф144mm螺杆转速1.5~15r/min驱动电机功率30kW最大挤出量（LDPE）900kg/h（4）SJW-200×6单螺杆塑料喂料挤出机螺杆直径Ф200mm螺杆长径比6:1螺杆转速高速档10~60r/min低速档6~36r/min驱动电机功率100kW最大挤出量（LDPE）900kg/h2、色母料造粒辅机（1）换网装置（滑板式液压换网）换网油泵电机功率5.5kW加热方式铸铝加热器（2）造粒机头模孔直径Ф2.5mm模孔数230个加热方式铸铝加热器（3）水环切粒机电机功率5.5kW（交流变频）切刀转速100~1000r/min2、色母料造粒辅机（4）振动筛满足900kg/h的产量（5）沸腾干燥器空气加热器功率75kW风机功率18.5kW五、色母的生产工艺色母的制造方法有四种：油墨法、冲洗法、捏合法和金属皂法。1.油墨法油墨法是在色母生产中采用油墨色浆的生产方法，即采用PE蜡、白油、液体石蜡，通过三辊研磨，在颜料表面包覆一层低分子保护层，其流程如下：细色浆三辊研磨机粗色浆搅拌机颜料分散剂载体树脂分散剂烘干载体树脂预分散颜料二辊塑炼机二辊塑练机挤出机油墨法生产的色母主要靠三辊研磨机的剪切作用，使色浆中的颜料颗粒团聚体打开，生成原生颗粒色母色母2.冲洗法冲洗法是颜料、水和分散剂通过研磨，使颜料颗粒小于1μm，并通过相位转移法，使颜料转入油相，然后干燥制得色母粒。转相时还需要用有机溶剂，以及相应的溶剂回收装置，其工艺流程如下:颜料分散剂水砂磨机细色浆载体树脂水分散剂转相槽有机溶剂蒸发浓色物料水洗槽水干燥机预分散颜料载体树脂挤出机色母溶剂回收3.捏合法捏合法是将颜料和油溶性载体掺混后，利用颜料亲油这一特点，通过捏合使颜料从水相冲洗进入油相，同时由油性载体将颜料表面包覆，使颜料分散稳定，防止颜料凝聚。其工艺流程如下：颜料分散剂水砂磨机聚乙烯蜡捏合机白油搅拌机浓色物料二辊开炼机色母载体树脂4.金属皂法金属皂法是将颜料经过研磨后粒度达到1μm左右，并在一定温度下加入皂液，使每个颜料颗粒表面层均匀地被皂液所润湿，形成一层皂化液，当金属盐溶液加入后与在颜料表面的皂化层发生化学反应而生成一层金属皂的保护层(一般为硬脂酸镁），使经磨细后的颜料颗粒不会引起絮凝现象，保持一定细度。这种方法不仅可以制得色母，还可制得预处理料。其工艺流程如下：除上述方法外，成型加工厂也可利用高速混合机和高效配料双螺杆挤出机生产色母料。颜料分散剂水砂磨机细色浆预分散半成品颜料吸滤烘干载体树脂挤出机预分散颜料色母合成皂液金属盐六、色母料的制备1、色母料的预分散：制造色母料的技术的关键是对颜料进行预分散。颜色预分散的目的是使颜料在加工过程中呈现为细微、稳定而均匀的1~20um的颗粒。实现颜料分散的方法：固体干混研磨法、液体法、熔体剪切法这种分散处理理论上有三个步骤:首先初始润湿，第二步是细化，第三步是通过加入一定量的活性剂或者处理剂。注：详细见《塑料混合及设备》中国轻工业出版社色母料的制备2、色母料的制备方法a、双螺杆挤出机配料混合生产色母料法b、转相法c、单螺杆挤出机一阶挤出法色母料的制备1、双螺杆挤出机配料混合生产色母料法加工步骤：A、热塑性聚合物、颜料和添加剂的计量加入B、聚合物的熔融C、挥发组分的排除D、视需要对母料熔体过滤E、造粒优点：因其机械结构特点，可实现良好的分散混合和分布混合。载体、颜料、分散剂、润湿剂混合物颜料与载体充分混合液磨球机研磨转向剂转向槽预分散体颜料色母料双螺杆挤出载体树脂色母料的制备2：转相法色母料的制备3.单螺杆挤出机一阶挤出法注：适于级别低的色母料载体树脂、颜料等添加剂混合料色母料预混机预混单螺杆（特殊螺杆）挤出机造粒七、色母料的检测1、着色力和色光检验2、细度测定3、色母料分散性测定4、耐热性的测定5、耐光牢度和耐候性测定色母料的标准还可以用：着色强度（%）、色差、含水量、耐迁移性、耐热性、色点、分散度等表示。注：详见《塑料新型加工助剂应用技术》中国石化出版社