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    2A-3 新型TAS-2A分散润滑剂在塑料改性中的应用

    2015-11-19 00:00:00 来源:未知 作者:admin 点击:

    摘要:在分析TAS-2A结构特征的基础上.指出其结构为极性基团处于中央的BAB型嵌段共聚物。介绍了TAS-2A在塑料母粒中具有良好的分散润滑性,在塑料改性中与偶联剂有协同作用,可起相容剂作用。
    关建词:分散性 润滑性 极性基团 架桥絮凝 相容剂
    近年来笔者开发成功的TAS-2A助剂是新型的分散润滑剂,它对颜料(尤其是炭黑)、填料(包括纳米级TiO2)、阻燃剂、珠光粉等具有独特的分散性,与各种树脂有良好的相容性,并能提高树脂的熔体流动速率(MFR)。
    目前,TAS-2A已广泛用于聚烯烃、ABS、PVC、PS等塑料色母及丙纶色母中作分散剂,还可用于阻燃母料、珠光母粒、高光泽填充改性材料及纳米TiO2/PS复合材料。细粉级TAS -2A可以与颜料混合配制各种色粉。
    1 TAS-2A结构特征及性能
    TAS-2A是在亚乙基双脂肪酸酰胺的基础上进行结构调整,引入了极性基团,该极性基团与炭黑、无机颜料、填料、滑石粉及其它材料能牢固地结合。TAS-2A分子主链是溶剂化链段亲油基团,与树脂有一定的相容性。若与偶联剂配合使用,则TAS-2A在填料颗粒、偶联剂与基体树脂之间形成相容剂层,还可以在填料颗粒表面形成一定的吸附层。当含有极性基团的填料颗粒因范德华力相互作用时.由于吸附层间的空间障碍,而使颗?;ハ嗯懦?,从而实现填料颗粒在树脂中的稳定分散。TAS-2A为有规共聚物,其结构为极性基团处于中央的BAB型嵌段共聚物,极性基团处于分子链的同一侧,吸附形状类似于尾形吸附,对于空间位阻的影响较大,避免了填料的架桥絮凝,起到良好的分散作用。
    TAS-2A熔点为65℃,这种熔点的分散剂适用于色母料加工及材料改性时填料的表面活性处理;它的热失重率为:250℃时≤1.8%,300℃时≤4.8%:闪点≥275℃.因此在许多树脂改性中均能适用,是耐高温的助剂。加入TAS-2A的改性塑料,其MFR大大提高,因此它又是良好的润滑剂。
    2 TAS - 2A在色母料中的应用
    2.1 ABS色母料
    色母料基本配方为:ABS 32%-56%;钛白粉 40%(60%);TAS-2A 4%-8%,将秤量好的ABS与钛白粉在高速捏合机中高速混合20 min.当料温升到90℃时.加入TAS-2A使钛白粉均匀地粘附在树脂表面,然后出料,待料冷却后用挤出机造粒,得到表面平滑光亮的色母粒。
    将ABS色母粒按GB/T 3682-1989进行MFR测试,测试温度200℃,负荷5000 g,测试结果见表l。

    1 ABS色母料性能

    配方号

    钛白粉含量 %

    TAS-2A含量 %

    MFR g/10min

    1#

    2#

    3#

    4#

    5#

    40

    40

    40

    40

    60

    4

    5

    6

    7

    8

    2.2

    2.1

    3.4

    5.0

    13.5

    将ABS:ABS色母粒(5#)按100:5的比例混合,然后在注塑机上成型?10cm×3mm圆片,其表面光亮,色泽均匀。
    2.2 PP阻燃母料
    PP阻燃母?;九浞轿篖DPE l5%-20%;PP 5%;TAS-2A 4%;十溴联苯醚 50%-60%;其它助剂10%-15%。将按配方秤量好的所有物料一起放入高速捏合机内混合20min,当料温升到到100℃时,TAS-2A在高速混合下被剪切热完全熔化,使十溴联苯醚均匀地粘附在树脂表面,即可出料,然后挤出造粒。
    将PP阻燃母粒进行MFR测试.测试温度190℃,负荷2160g,测得MFR为l8g/l0min。将PP:PP阻燃母粒以9:1的比例混合均匀,在注塑机上成型?10cm×3mm圆片,其表面光亮,色泽均匀,无条纹,按GB/T 2406-l993测得圆片氧指数为27%。
    2.3 PE珠光母粒
    PE珠光母?;九浞轿篖DPE 56%;珠光粉 38%;TAS-2A 6%。其制备过程与PP阻燃母?;鞠嘟?,只是阻燃剂改为珠光粉,搅拌过程稍有不同,先将树脂与TAS-2A混合5-7min,再将珠光粉加入混合,目的是减少珠光粉的搅拌时间,以免破坏珠光效果。
    将珠光母粒:PE按5︰100的比例混合均匀.在注塑视上成型?10cm×3mm圆片.其表面色泽均匀,光亮。测得珠光母粒的MFR为6g/10min(测试条件同PP阻燃母粒)。
    2.4 丙纶黑母粒
    丙纶黑母?;九浞轿篜P(MFR 20~24g/10min)38%;炭黑 33%;PE蜡 25%-30%;TAS-2A 3%-5%。将PP、炭黑、PE蜡放入高速捏合机中混合,待温度升到100℃后加入TAS -2A.混合5-7min后,放料,置于挤出机中造粒,然后将PP︰丙纶母料按l︰3的比例混合纺丝,所得丙纶丝粗细均匀,光泽较好。
    2.5 PE特黑母料
    PE特黑母料基本配方为:PE 35%-45%;炭黑 33%;PE蜡 25%-30%;TAS-2A 3%-5%。造粒过程及工艺同PP阻燃母粒。测得PE特黑母粒的MFR为9.6g/10min,将HDPE︰PE特黑母粒按100︰3的比例混合后吹塑成型,可形成0.06mm厚的薄膜,观察薄膜色泽均匀,无大色点,而且厚薄均匀。
    3 TAS-2A在纳米塑料复合材料中的应用
    汪信等使用高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、纳米二氧化钛(Ti02)、钛酸酯偶联剂、TAS-2A制备复合材料。操作步骤为,先用偶联剂处理纳米Ti02(含2%偶联剂),然看在l00℃下将其与TAS-2A 一起装入高速捏合机中混合,再与HIPS混合制得母粒。将母料与HIPS以一定比例共混制成纳米Ti02/HIPS复合材料.其中TAS-2A含量为3%。为了对比,他们还用直接法制备了纳米Ti02/HIPS复合材料。
    将两种方法制备的材料分别按ISO I80,GB/T 1040-92测试冲击强度和拉伸强度,结果见表2。

    2 制备方法对纳米Ti02/HIPS复合材料性能的影响

    工艺

    缺口冲击强度 KJ/m2

    拉伸强度 MPa

    直接法

    母粒法

    10.2

    11.6

    29.2

    31.6

    他们发现,用直接法制备的纳米Ti02/HIPS材料中Ti02以较大团聚颗粒分布于HIPS基体中,且分布不均匀;而母料法制备的纳米Ti02/HIPS材料中,Ti02以较小颗粒均匀分布在HIPS基体中,表明TAS-2A在制备Ti02母料中起非常大的作用。
    4 TAS-2A在无机填料填充PP中的应用
    改进PP的低温脆性和尺寸稳定性,往往是通过加入助剂或填料的方法来实现的,但是会降低PP的表面光泽度,也会因填料分散不均匀而导致条纹出现,因此往往需要加入光亮分散剂来提高表面性能及内在质量。TAS-2A是一种既能提高PP表面光泽度、又有助于填料分散及润滑的助剂,用TAS-2A改性的PP能用于家用电器及汽车的零部件等高档产品。笔者用TAS-2A改性PP,材料的加工性能、缺口冲击性能都得很好的改善。
    4.1 TAS-A改性PP
    笔者使用PP(EPS30R)100份;载体树脂5份;抗氧剂1010 0.1份;抗氧剂l68 0.1份;降温母料3份;钛白粉(R903)3份;滑石粉40份;TAS-2A 0.5~3份组成的配方,制备了改性PP。工艺过程为先热处理滑石粉.然后将热处理后的滑石粉加入到高速搅拌机中,当温度升到120℃时,分三次加入TAS-2A,再搅拌3-5 min后出料,最后与树脂及其他助剂混合并通过双螺杆挤出机造粒。
    经测试,随TAS-2A含量不同,无机填料填充PP粒料的MFR变化见图l。

    从图1可以看出,在滑石粉填充PP体系中加入TAS-2A后,填充体系的MFR明显提高,而且随着TAS-2A含量的增加,MFR逐渐提高,含量达到2.5份时,其MFR变化不再明显。
    TAS-2A对加工性能的影响见表3。从表3可以看出,随着TAS-2A含量增加,平衡扭矩相应降低,当TAS-2A含量大于l份时,平衡扭矩变化不大。同时,在造粒过程中发现螺杆转速一定时,随着TAS-2A含量不断增加,挤出机电流不断降低,其产量也有所增加,填料对造粒设备的磨损减小。

    3 TAS-2A含量与平衡扭矩的关系

    TAS-2A含量 份

    最小平衡扭矩 N·m

    0

    0.5

    1

    2

    3

    2.6

    2.5

    2.2

    2.1

    2

    图2为TAS-2A含量对填充PP缺口冲击强度的影响,由图2可见,TAS-2A含量对填充PP缺口冲击强度的影响很大,当TAS-2A含量为l份时,其缺口冲击强度达到最大值。

    图2 TAS-2A含量对填充PP缺口冲击强度的影响
    图3示出TA-2A含量对填充PP拉伸强度和断裂伸长率的影响。由图3可见,拉伸强度有逐渐升高的趋势,但断裂伸长率则变化不大,这是由于TAS-2A在填料与树脂之间起了相容剂的作用。

    图3 TAS-2A含量对填充PP拉伸强度和断裂伸长率的影响
    TAS-2A含量对填充PP表面光泽度的影响见表4。

    TAS-2A含量 份

    表面光泽度

    0

    0.5

    1

    2

    3

    一般

    较好

    较好

    较好

    表4 TAS-2A含量对填充PP表面光泽度的影响
    从表4看出,TAS - 2A对PP的表面光泽度有较大的改善。从上述试验结果来看,在滑石粉含量为40%的改性PP中加入TAS-2A的最佳量为0.5-1.0份,若加入量大,一方面不经济,另外因小分子TAS-2A渗人树脂中反而会引起力学性能下降。
    4.2 TAS-2A与偶联剂并用改性PP
    目前,各生产厂家一般将TAS-2A与偶联剂配合用于PP改性专用料,这样能取得更好的效果。表5是TAS-2A与铝酸酯并用改性PP的配方,这两组配方(1#、2#和3#、4#)为家电专用料配方,分别用作两种下同的家电零件。
    表5 TAS-2A与铝酸酯并用改性PP配方

    配方号

    PP

    铝酸酯 份

    滑石粉与铝酸酯复配 份

    TAS-2A

    A

    B

    1#

    2#

    3#

    4#

    100

    100

    100

    100

    0.4

    0.4

    0.4

    40

    40

    40

    40

    0.5

    0.5

    工艺过程为将热处理后的无机复配体系加入高速搅拌机中,当温度升到120℃时,加入偶联剂活化,然后加入TAS-2A,混合3-5 min后出料,最后与PP及其他助剂共混,挤出造粒。表6TAS-2A与铝酸酯并用改性PP的性能。

    6 TAS-2AZA与铝酸酯并用改性PP配方

     由表6可见,TAS-2A与铝酸酯并用使改性PP的光泽度、MFR及各项力学性能均有大幅度提高。

    结论

    ⑴TAS-2APE、PP、ABS、丙纶色母料,阻燃、珠光母料中使用,有提高母粒MFR和表面光泽度、增加颜料及其他助剂的分散性的作用,是色母料、功能母料的良好光亮分散润滑剂。

    ⑵TAS-2A在纳米TiO/HIPS材料中起分散、相容剂作用,能提高材料的力学强度。

    ⑶TAS-2A与铝酸酯偶联剂配合使用,能提高改性PPMFR,全面提高各项力学性能,并有明显的增光作用,是生产高光泽、注射级PP的良好光亮分散润滑剂。

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