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本公司自主研发设计的CF-100,是一种采用干法准原位改性制成的新型色素炭黑。可广泛应用于以PE、PP、PET、PVC等树脂为基体的色母粒中。具有优异的覆盖力、着色力和相容性,与传统色素炭黑相比,可改善色母料的加工流动性,提高色母粒的黑亮度,改善制品的外观。
CF-100具有操作简单、性价比高等特点,可直接在不同色母料中等量替代传统色素炭黑使用,其理化指标如下:
表1 CF-100理化指标
首先介绍一下TCB (国内某厂生产、市场普遍销售的色素炭黑)和CF-100(本公司研发改性的色素炭黑)的微观形态对比,以此判定不同色素炭黑的分散性能,色素炭黑分散的目的是使其在载体中处于一种均匀的分布状态,这种分布程度的不同,会直接影响到制品的色相、黑度和遮盖力。
1、色素炭黑粒径分析
表2 不同色素炭黑粒径与分布
炭黑型号 | TCB | CF-100 |
D10/um | 1.144 | 1.865 |
D50/um | 5.583 | 5.599 |
D90/um | 14.00 | 13.17 |
从炭黑粒径分布来看,两种炭黑粒径分布相近。粒径的大小决定了炭黑的分散性,从理论上讲两者具有相近分散性能。
2、色素炭黑比表面积测定
表3 不同色素炭黑比表面积
炭黑型号 | TCB | CF-100 |
多点BET(m2/g) | 71.7892 | 50.4592 |
T图外表面积(m2/g) | 74.5404 | 52.7847 |
据文献介绍,在炭黑原生粒径差不多的条件下,比表面积越小可能越利于分散,因此从理论上来讲,CF-100具有更好的分散性能。
3、SEM电镜结果
在电子显微镜放大5000倍下,整个视野中炭黑均匀分布,颗粒大小相差不大,两种炭黑分散在同一水平。
下面对色素炭黑在PP色母粒色母粒中的应用测试结果做以下分析:
其基础配方为:PP 100;PE蜡 4;炭黑 40;
色母料试验工艺为:
主要在Haake转矩流变仪中进行。加热温度:170℃,混炼时间:8min。
加入PP→混炼2min→加入1/2炭黑→混炼2min→加入另1/2炭黑→混炼2min→加入PE蜡→混炼2min→排料→开炼机下片→双螺杆挤出机挤出→烘干切粒
1、色母粒熔融指数
表4 熔融指数测试数据
编号 | TCB | CF-100 |
MFR(g/10min,2.16kg,190℃) | 1.702 | 5.670 |
由表中数据可知,CF-100可明显提高熔融指数,改善色母料的加工性能。
2、色母粒黑度测试
L值越小,代表黑度越大,着色力越大。打板时色母料添加量为2%。
表5 L值数据表
从L值来看,两种炭黑在同一水平且六块色板的L值比较均匀,说明炭黑分散较好且具有同一水平的黑度值。
3、专用料挤出条外观及性能
表6 相关力学性能表
TCB | CF-100 | |
挤出条外观 | 较粗糙 | 光滑 |
拉伸强度/MPa | 33.32 | 35.82 |
伸长率/% | 5 | 18 |
CF-100色母粒可改善制品的挤出外观,且对制品的拉伸强度有正效应
总结两种色素炭黑在PP黑色母料中的应用实验可以得出:
(1)CF-100色母粒具有更好的加工流动性
(2)从色母粒和挤出产品外观来看,CF-100色母粒的黑亮度略好
(3)两种色母粒的黑度和炭黑分散情况同一水平
(4)CF-100色母粒对下游产品的力学性能有正效应
在市场应用方面,CF-100完全可替代TCB在PP黑色母中应用