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塑料對(duì)鈦白粉性能的要求

日期:2019-09-24

     塑料是二氧化鈦顏料的第二大用戶,占世界二氧化鈦總需求量的18%~20%。二氧化鈦在塑料中的加入量隨其品種和應(yīng)用場(chǎng)合而異,一般在0.5%~5%之間。目前塑料產(chǎn)品每年產(chǎn)量在6 000萬噸以上,所有對(duì)鈦白粉的用量約60萬噸。

 

     2018年國(guó)內(nèi)塑料制品產(chǎn)量共計(jì)6 042.15萬噸,較去年有所下降。由于國(guó)內(nèi)環(huán)保因素嚴(yán)格控制再生料用量,再生料使用萎縮,中美貿(mào)易戰(zhàn)大背景下,代加工減少,以上因素導(dǎo)致塑料制品產(chǎn)量下降。塑料制品產(chǎn)量下降,主要影響到再生料的使用上,而對(duì)于新料影響不大,國(guó)內(nèi)新料供應(yīng)量繼續(xù)增加,國(guó)內(nèi)石化及各個(gè)環(huán)節(jié)新料庫(kù)存并沒有大量積累。

 

     鈦白粉在塑料制品中的應(yīng)用,除了利用它的高遮蓋力、消色力以及與其他顏料拼用性能好外,它還能提高塑料制品的耐熱、耐光、耐候性能以使塑料制品免受UV光的侵襲,改善塑料制品的機(jī)械強(qiáng)度和電性能。幾乎所有熱固性和熱塑性的塑料中都使用它,聚烯烴類(主要是低密度的聚乙烯)、聚苯乙烯、ABS(丙烯腈-丁二烯苯乙烯的共聚物)、聚氯乙烯等。它既可以與樹脂粉末干混合,也可以與含增塑劑的液體相混合,還有一些是把鈦白粉先經(jīng)過中間工廠制成色母料后再使用。因此,對(duì)用于塑料的二氧化鈦的性質(zhì)要求主要是粒徑細(xì)、粒徑分布均勻,以增強(qiáng)對(duì)短波長(zhǎng)光線的反射能力和制取色相更好的塑料制品。另外,二氧化鈦顏料必須具有良好的耐熱性能以及高分散性。所以用于塑料的二氧化鈦一般都經(jīng)過無機(jī)包膜和有機(jī)包膜處理,與涂料系統(tǒng)一樣,戶外塑料用二氧化鈦應(yīng)為金紅石型,其它可以用銳鈦型。

 

     對(duì)于塑料用鈦白粉,要求粒子細(xì)、分散性能好;耐熱性和耐光性好,在塑料成型加工的加熱和制得成品在日光曝曬和使用過程中不變色。大多數(shù)塑料用鈦白粉粒徑都較細(xì),通常涂料用鈦白粉的粒徑為0.2~0.4μm,而塑料用鈦白粉的粒徑為0.15~0.3μm,這樣可以獲得蘭色底相,對(duì)大多數(shù)帶黃相的樹脂或易泛黃的樹脂有遮蔽作用。而且用鈦白粉代替立德粉,則白色顏料的耗量可降低50%~70%。

 

     普通型塑料用鈦白粉一般不經(jīng)過表面處理,因?yàn)椴捎贸R?guī)的水合氧化鋁這類無機(jī)物包膜的鈦白粉,在相對(duì)濕度60%時(shí),其吸附平衡水在1%左右,當(dāng)塑料在高溫?cái)D出加工時(shí),水分蒸發(fā)會(huì)導(dǎo)致光滑的塑料表面出現(xiàn)氣孔,這種未經(jīng)無機(jī)物包膜的鈦白粉,一般都要經(jīng)過有機(jī)表面處理(多元醇、硅烷或硅氧烷),因?yàn)樗芰嫌免伆追叟c涂料用鈦白粉不同,前者是在低極性的樹脂中,通過剪切力加工混合,有機(jī)表面處理后的鈦白粉,在適當(dāng)?shù)臋C(jī)械剪切力下,就能比較好地分散。在色母粒中由于TiO2的PHR很高,它的易分散性顯得更重要,因此對(duì)鈦白粉的表面處理提出了更高的要求。

 

     隨著塑料制品應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大,許多外用塑料制品,如塑料門窗、建筑材料等室外用塑料產(chǎn)品,對(duì)耐候性也有很高的要求,除了必須使用金紅石鈦白粉外,還需要進(jìn)行表面處理,這種表面處理一般不加鋅,只加硅、鋁、鋯等。硅具有親水去濕作用,可防止塑料高溫?cái)D出時(shí)因水分蒸發(fā)而產(chǎn)生氣孔,但這些表面處理劑的量一般不太多。

 

     鈦白粉在聚烯烴(如聚丙烯)中使用時(shí),有時(shí)會(huì)使塑料的泛黃,這是因?yàn)槎趸伵c聚烯烴中的含有酚基的抗氧劑(BHT)發(fā)生反應(yīng)所致,對(duì)鈦白粉進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)表面處理可減輕這種泛黃的效應(yīng)。

 

     在含有鉛穩(wěn)定劑的硬聚氯乙烯中,在有紫外光照射的情況下,二氧化鈦會(huì)促使樹脂變灰,這是因?yàn)榻?jīng)紫外光照射后的二氧化鈦會(huì)還原成Ti2O3,使鉛穩(wěn)定劑中的鉛析出,這種反應(yīng)是可逆的。但是在軟聚氯乙烯和使用錫穩(wěn)定劑的硬聚氯乙烯中不會(huì)發(fā)生,同樣在三聚氰胺甲醛樹脂中使用,也因?yàn)闃渲旧淼倪€原性,加上紫外線的作用,也能使三聚氰胺裝飾板變(灰)色,如果要在上述材料中使用時(shí),一定要選用化學(xué)活性小的高耐候性金紅石型鈦白粉。

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