分散剂TAS-A在塑料着色中的应用研究 编号：2A-6

周健 江苏技术师范学院应用材料研究所 213001

万林庆 常州改性塑料厂有限公司 213002

侯元春 苏州兴泰国光化学助剂有限公司215132

摘要：本文采用塑料分散剂TAS-A与颜料共混应用于聚丙烯塑料着色。叙述了分散剂在塑料着色中的基本机理。通过分散剂TAS-A用量变化，观察颜料对聚丙烯塑料着色效果的影响。实验结果表明，塑料分散剂TAS-A可部分取代颜料，降低颜料用量，降低塑料着色成本，提高经济效益，同时有利于颜料均匀分散于塑料中，提高塑料制品的外观质量。

关键词：颜料 分散剂 塑料 聚丙烯

由于塑料材料具有许多优越的独特性能，因此其用途日益广泛。根据塑料制品的用途不同，塑料制品常常需要赋予各种不同的颜色，塑料通过着色可以满足塑料制品不同用途的需要。采用塑料分散剂与颜料进行机械混合，对颜料在塑料中均匀分散和制品外观质量提高非常重要。笔者采用塑料分散剂TAS-A与常用的几种颜料进行机械混合，分别用于聚丙烯塑料进行着色处理，按照GB250-1995（评定变色用灰色样卡）和GB7921（均匀色空间和色差公式）分别测定着色塑料的变色程度和着色塑料的总色差。

1．实验部分

1．1基本原料

聚炳烯（pp）F401，齐鲁石化公司；分散剂TAS-A ，苏州兴泰国光化学助剂有限公司；铁蓝 103,山东蓬莱新光颜料化工有限公司；4382酞青蓝BGS,常熟万佳颜料厂；永固紫RL, 南通龙腾化工有限公司；5319酞青绿G,常熟万佳颜料厂；耐晒红BBM, 杭州百合化工有限公司；永固红F3RK,杭州百合化工有限公司。

1． 2主要设备及仪器

高速混合机，SHR-10A，张家港市意利机械有限公司；挤出机SJ-45B，上海挤出机厂；注塑机BOLE125/80A-I，宁波双马机械厂；分光光度计Minolta-3600d，日本；高分辨光学显微镜E600型，日本尼康公司

1．3 塑料色板加工

分散剂TSA-A与颜料机械混合：将分散剂TAS-A与选定颜料按不同的配比进行机械混合，使分散剂均匀地分散于颜料中。

塑料色板加工：将分散剂与颜料混合物按不同的比例与PP在高速捏合机中进行共混，用该共混料用单螺杆挤出机挤出造粒，得到着色PP粒料。将着色PP粒料放入注射成型机成型塑料色板（5cm×9cm）。

挤出造粒工艺参数：Ⅰ区：85~100℃，Ⅱ区：160~180℃，Ⅲ区：180~200℃。Ⅳ区：190~200℃。

螺杆转速：40～60r/min。

注射工艺参数：

注射温度：Ⅰ区：85~100℃，Ⅱ区：160~180℃，Ⅲ区：180~200℃。

注射压力：6~7MPa。

1．4 塑料色板测试项目及测试标准

1．4．1 塑料色板变色程度的测定：按GB250-1995《评定变色用灰色样卡》测定。

1．4．2 塑料色板总色差的测定：按GB7921-1997《均匀色空间和色差公式》测定。

1．5 分散剂TSA-A在颜料分散于塑料中的基本原理

根据德国标准协会（German Standard Organization）命名法，将颜料颗粒状态可分为：原生颗粒（Primary Particle）、凝聚体（aggregates）和团聚体（agglomerates）。原生颗粒以单晶微粒存在，为原料的最小结构单元，凝聚体由原生颗粒表面彼此吸附而成，是界面相邻的单晶微粒的组成物,团聚体由原生颗粒或凝聚体疏松的组合，或者是这两者在边、角上相互吸附而成的混合物。颜料颗粒的大小对塑料着色效果具有决定性意义，只有将颜料颗粒粉碎成凝聚体大小时，才能提高着色强度、色调、光泽、遮盖力等[1]。

分散剂TAS-A与颜料混合，通过物理作用可降低颜料凝聚体间的化学作用和物理作用，减少颜料团聚体的形式存在。分散剂TAS-A具有表面活性剂的作用，其分子由亲水性极性基团（酰氨基-CONH-、酯基-COO-）和亲油性的非极性基团（脂肪链R）两部分组成。分散剂TAS-A的熔点为67℃，在塑料成型加工温度下熔化后能均匀地包覆在颜料颗粒的表面，降低颜料颗粒的表面张力，有助于颜料分散体系的稳定，保证颜料颗粒在塑料中充分发挥着色作用[2]。

2．结果与讨论

配方中，未加分散剂TSA-A的塑料色板作为标样，加分散剂TSA-A的塑料色板与之对比，按照GB250-1995（平定变色用灰色样卡）和GB7921（均匀色空间和色差公式）分别测定着色塑料的变色程度和着色塑料的总色差。

2．2测试结果

按上述配方和塑料色板制作过程，制得18种塑料色板。按照国际照明协会制定的统一国际标准（CIE颜色系统）——L*a*b*色空间，测试塑料色板的变色程度和总色差。

2．2．1铁蓝103色板测试结果

该色板为接受标准（CIELAB-D65/10）。

2．3  分散剂TAS-A对上述几种颜料在塑料PP着色中的影响

由表2至表13中的ΔH*、Δc*、Δa*、Δb*数据可见，当分散剂TAS

-A替代颜料的8%和10%时，对着色塑料的彩度Δc*、色相角ΔH*有所不同程度的增加。这可能是由于分散剂TAS-A对塑料制品有增加表面光泽的作用，通过光学作用，而产生较强的光反射作用。但分散剂TAS-A取代部分颜料后，对多数塑料着色制品的明度ΔL* 稍有下降。由于分散剂TAS-A的价格与一般颜料相比低50~90%，所以分散剂TAS-A取代部分颜料后，可明显降低颜料的使用成本提高经济效益，同时可以提高塑料制品的外观质量。

2．4  分散剂TAS-A在着色塑料中的微观结构分析

本次实验分散剂和颜料总量为0.5%,分散剂TAS-A与颜料配比分别按0∶100、8∶92、10∶90的比例配合，分别制作实验配方表一中六种颜料的塑料色板，使用高分辨光学显微镜观察和定性各色板的微观结构。

a-10#配方试样；b—11#配方试样；c—12##配方试样

图3分散剂TAS-A和酞青绿G配合着色PP试样微观结构照片

由图1、图2、图3可见，分散剂TAS-A分别与颜料永固紫、酞青蓝、酞青绿按上述比例混合后着色PP塑料，随着分散剂TAS-A用量的增大，PP着色塑料的微观结构明显好转，颜料团聚结构明显减少，着色混合结构趋于均一。分散剂TAS-A与铁蓝103、耐晒红BBN、永固红F3RK混合后着色PP塑料也有同样效果。

3.结论

1. 分散剂TAS-A与颜料配合使用，能降低颜料用量，同时提高着色塑料制品的鲜艳程度，降低塑料着色成本。分散剂TAS-A与颜料比为（8~10）：（90~92）。

2. 分散剂TAS-A与颜料并用，有利于颜料以凝聚体状态均匀分散于塑料制品，使塑料着色混合结构更加均一。

3. 分散剂T