1.3耐熱性
塑料用顏料的耐熱性是指其加工和使用溫度下顏料的顏色或性能的變化程度。在PVC、PE中的顏料應(yīng)當(dāng)能耐160~180℃;ABS、PS需在250~280℃加工;PP、PA、PET等則需高達(dá)280℃以上。值得注意的是在考慮顏料耐溫的同時(shí),還要考慮其受熱時(shí)間。因塑料在加工成制品時(shí),加工方法不同,受熱時(shí)間不同;在使用過(guò)程中,用途不同,受熱時(shí)間也不同,一般要求顏料的耐熱時(shí)間為4~10min。通常使用溫度越高,耐熱時(shí)間越短。
根據(jù)HG/T 3853-2006顏料干粉耐熱性測(cè)定法,可直接得到鈦白粉在干粉狀態(tài)下的耐熱溫度數(shù)據(jù)。
另一種作為顏料耐熱性的評(píng)定方法是熱失重測(cè)定。熱重法(TG)可采用差熱天平儀,從室溫至300℃測(cè)試樣的熱失重。試樣重量約10 mg,升溫速度為10℃/min,空氣氣氛。
1.4耐候性
在鈦白粉的下游用戶,如油漆、涂料、塑料型材等產(chǎn)品的使用中,通常是暴露在室外的自然環(huán)境下。在整個(gè)的使用壽命期間,要受到太陽(yáng)光、大氣、雨、雪、溫度、濕度、風(fēng)等惡劣自然條件的浸蝕,還要受到塵埃、鹽分或油脂、洗滌劑等諸多人為條件的浸蝕。因此涂膜、塑料表面會(huì)發(fā)生老化、剝落、變色、光澤降低、泛白、龜裂、脆化、粉化等現(xiàn)象。涂膜、塑料抗拒自然條件下老化現(xiàn)象的能力總稱為耐候性。因此耐候性不僅受到鈦白粉和其它顏料的影響,展色劑樹(shù)脂的種類,被涂物體、底涂層的狀態(tài),涂膜厚度以及在自然環(huán)境下這些條件的相互作用都強(qiáng)烈地支配著耐候性。耐候性是鈦白粉顏料極其重要的應(yīng)用性能指標(biāo)。
對(duì)于鈦白粉導(dǎo)致塑料型材等黃變的現(xiàn)象,其機(jī)理比較容易分析,一般是因?yàn)橹谱魉芰闲筒牡?的原料在加工過(guò)程中熱老化現(xiàn)象,再就是使用過(guò)程中的紫外線照射等。如果是采用了較多的不飽和樹(shù)脂,則在高溫時(shí),樹(shù)脂中的不飽和鍵和分子中的芳香族化合物等更容易發(fā)生熱氧降解,從而導(dǎo)致塑料型材的黃變。
耐候性的測(cè)試是鈦白粉指標(biāo)中耗時(shí)最長(zhǎng)的一個(gè)指標(biāo),特別是在進(jìn)行自然條件下的耐候性試驗(yàn)時(shí),一般都需要數(shù)千甚至上萬(wàn)小時(shí)。于是人們?yōu)榱丝s短耐候性試驗(yàn)的周期,開(kāi)始尋找能夠促進(jìn)老化速度的試驗(yàn)方法,現(xiàn)行可應(yīng)用于塑料行業(yè)的方法是“GB/T 16422.2-1999塑料實(shí)驗(yàn)室光源暴露試驗(yàn)方法 第2部分:氙弧燈”。對(duì)老化試驗(yàn)后的樣品性能檢測(cè)可按照“GB/T 15596-1995塑料暴露于玻璃下日光或自然氣候或人工光后顏色和性能變化的測(cè)定”進(jìn)行。
1.5 遮蓋性
鈦白粉可強(qiáng)烈地散射或折射光線,如果在塑料制品中含有足夠的鈦白粉,則所有照射其表面的光線均被反射,使該產(chǎn)品顯得不透明和白色。然而,若一個(gè)較薄的薄膜中,則會(huì)產(chǎn)生少量的光線完全地通過(guò),則這薄膜就無(wú)法完全不透明,且和白色薄膜比較顯得灰色。在涂料、油墨中,鈦白粉的遮蓋力的表征方法在塑料中根本無(wú)法適用,我們采用光密度值來(lái)表征鈦白粉的遮蓋力(或不透明程度)。
當(dāng)光照射在鈦白粉著色的塑料薄膜上時(shí),部分光線被反射,部分被吸收,其余部分投射。顯然,膜厚度確定時(shí),投射光強(qiáng)度越小,表明鈦白粉的遮蓋力越高。依此原理,我們可以用透射率(T)、阻光率(O)和光密度(D)這三個(gè)參數(shù)來(lái)表征遮蓋力。
在薄膜的材質(zhì)、厚度等條件確定的情況下,T值越小,O、D值越大,所用鈦白粉的遮蓋力就越高。
在塑料應(yīng)用體系中,鈦白粉的分散性可借助于其分散在樹(shù)脂制成色母粒中后,再將色母粒稀釋后吹制成一定厚度的塑料膜,再對(duì)塑料膜的透光性進(jìn)行檢測(cè),并以此來(lái)作為鈦白粉分散性的定量結(jié)果。試驗(yàn)過(guò)程必須用相同的吹膜制備工藝制備出不同鈦白粉的PE膜,再進(jìn)行透光率的對(duì)比 檢測(cè),以便分析目標(biāo)樣品的在塑料中的分散程度。
吹膜制備可參考“GB/T 4456-2008 包裝用聚乙烯吹塑薄膜”及 “GB/T 1956-94 聚丙烯吹塑薄膜”;對(duì)塑料膜的厚度檢測(cè)參考“GB/T 6672-2001 塑料薄膜與薄片厚度測(cè)定 機(jī)械測(cè)量法”;對(duì)塑料膜的透光率檢測(cè)參考“GB/T 2410-2008 透明塑料透光率和霧度試驗(yàn)方法”。
1.6 加工性
鈦白粉加入塑料中,會(huì)對(duì)塑料的加工流變性能產(chǎn)生影響。含量越高,這種影響就越顯著。所以在白色母粒(特別是高濃度的品種)中應(yīng)用的鈦白粉,必須進(jìn)行加工性能的檢測(cè),鈦白粉加工性的優(yōu)劣成為決定生產(chǎn)效率和成本的關(guān)鍵因素。
鈦白粉的加工性可以采用動(dòng)態(tài)扭矩流變法來(lái)評(píng)價(jià)。試驗(yàn)在相同的配料比例和加工溫度下進(jìn)行,記錄達(dá)到最大扭矩的時(shí)間,這實(shí)際就是物料的塑料化時(shí)間,因?yàn)橹挥挟?dāng)物料完全塑化后扭矩才能逐漸降低,由此判斷,鈦白粉類型的不同不會(huì)造成體系塑化時(shí)間的差異。塑料在加工設(shè)備中加工時(shí),塑化時(shí)間由溫度、壓力和剪切摩擦作用決定。不同類型的鈦白粉,導(dǎo)熱系數(shù)、硬度及摩擦系數(shù)沒(méi)有多少差異,添加量相同時(shí)對(duì)塑料的熱傳導(dǎo)及剪切摩擦作用基本相同,故塑化時(shí)間無(wú)差異。因此最大扭矩和平衡扭矩越低,加工過(guò)程就會(huì)越順利,功率消耗也會(huì)越小。塑料中加入鈦白粉后,粘度上升,流動(dòng)性降低,使加工變得困難,而平衡扭矩直接反映了體系的最終粘度,故平衡扭矩越低表明鈦白粉的加工性越好。
為了選擇聚合物產(chǎn)品的加工條件,工業(yè)上常用轉(zhuǎn)矩流變儀測(cè)定聚合物流體的流變性能,工業(yè)用轉(zhuǎn)矩流變儀有Brabender(布拉班德)流變儀,Hake(哈克)流變儀等。這類儀器可以模擬高分子成型中真實(shí)過(guò)程的條件,因此常用來(lái)測(cè)定在加工過(guò)程中聚合物的流變特性,并據(jù)此來(lái)選擇聚合物加工的最佳工藝。待測(cè)聚合物用轉(zhuǎn)矩流變儀進(jìn)行成型加工時(shí),測(cè)定其流變儀的轉(zhuǎn)矩值、物料溫度值、熔體壓力及工作時(shí)間等參數(shù),可以畫(huà)出被測(cè)聚合物“成型加工”時(shí)的轉(zhuǎn)矩-時(shí)間曲線,溫度-時(shí)間曲線,并可據(jù)此判斷聚合物熔體的粘度變化情況(即轉(zhuǎn)矩值變化情況),熔融過(guò)程中的能量消耗情況,熔融特性,熱穩(wěn)定時(shí)間及聚合物的分解特性等一系列工藝參數(shù),從而為實(shí)地對(duì)該聚合物進(jìn)行熔融加工提供必要的工藝數(shù)據(jù)。