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微量天平應用：不同二氧化鈦添加量對高溫尼龍HTN顏色、性能的影響
來源：信息記錄材料 瀏覽 426 次 發(fā)布時間:2024-10-09
在高溫尼龍配色過程中，無機顏料二氧化鈦添加量的不同對高溫尼龍配色過程中顏色和性能有很大的影響，通過測試色差和力學測試的研究得出二氧化鈦最恰當?shù)奶砑恿浚瑢こ膛渖藛T有很好的指導性，為塑料制品的生產(chǎn)提供了依據(jù)。
1、引言
二氧化鈦別名鈦白粉，分子公式TiO2，相對分子質量79.90，染料索引顏料白6 C.I.P.W.6(C.I.No.77891)。二氧化鈦是很好的白色顏料，廣泛用于涂料、塑料、化學纖維和化裝品中，其生產(chǎn)工藝流程長，技術復雜，其先進的生產(chǎn)技術至今仍然為國內(nèi)少數(shù)公司所壟斷[1]。隨著塑料行業(yè)的飛速發(fā)展，許多塑料連接器產(chǎn)品朝著輕、薄、短小、顏色多樣化方向發(fā)展，尤其對高溫尼龍的配色提出更高的要求。在配色過程中的第一步必須要給塑料打底色，即添加適量的二氧化鈦以遮蓋塑料本身自帶的淡黃色。從而更好地發(fā)揮電腦模擬配色的能力，加快配色效率。但是超量的添加又會對高溫尼龍的材料性能帶來影響。為了最大限度的降低此影響導致的產(chǎn)品不良，本工作研究并比較了不同二氧化鈦添加量對高溫尼龍HTN配色過程中顏色和性能的影響。
2實驗部分
2.1主要原料
二氧化鈦，規(guī)格R350，美國DUPONT公司，產(chǎn)地中國上海；
高溫尼龍HTN，規(guī)格HTN FR52G30NH，美國DUPONT公司，產(chǎn)地中國上海；
擴散油，規(guī)格AK1000，德國瓦克公司，產(chǎn)地廣東深圳；
2.2樣品制備
設置高溫尼龍HTN干燥條件為干燥溫度120℃，干燥時間4hrs。原料干燥結束后，取出原料冷卻，待常溫后，使用微量天平分別秤取二氧化鈦0g，5g，10g，15g，20g，30g，40g，然后分別加入500g高溫尼龍HTN中。對應加入擴散油0g，1g，2g，4g，6g，8g，在透明加厚塑料袋子中混合均勻。再在射出成型機器中注塑樣條，設置下料溫度50℃，1段溫度300℃，2段溫度300℃，4段溫度310℃，5段溫度310℃，螺桿轉速120RPM，模具溫度120℃，待溫度參數(shù)到達設置溫度后，射出成型得到7組啞鈴試片和長條試片以便測試使用。
3結果與討論
3.1不同二氧化鈦添加量對高溫尼龍HTN顏色的影響
使用色差分光儀測試樣品試片，可以使用L*，a*，b*，DE*這4個參數(shù)來區(qū)分不同顏色之間的差別，L*正向越大，說明顏色越白，L*負向越大，說明顏色越暗；a*正向越大，說明顏色越紅，a*負向越大，說明顏色越綠；b*正向越大，說明顏色越藍，b*負向越大，說明顏色越黃。DE*不存在負數(shù)值，DE*越大表示兩個樣品在顏色上的差別越大。
由表1可以看出，選擇沒用添加二氧化鈦的高溫尼龍HTN即1～0g做為標準樣，并測試其L*，a*，b*數(shù)值，2～5g，3～10g，4～15g，5～20g，6～30g，7～40g做為比較樣。從數(shù)據(jù)上進行比較，隨著添加量的增加，2號～7號色差DE*逐漸增加，即試樣表現(xiàn)得越來越白，2號～3號添加量增加5g，雖然L*值變化不明顯，但是b*值變化還是蠻大的，此比例不能說明添加量已經(jīng)達到飽和狀態(tài)。4號～5號添加量增加5g，L*數(shù)值變化0.7，5號～6號隨著添加量繼續(xù)增加10g，L*數(shù)值只變化0.7，說明隨著二氧化鈦添加量的增加，體系所表現(xiàn)的顏色趨于飽和。
表1 7種試片條所測試的L*a*b*以及DE*
3.2不同二氧化鈦添加量對高溫尼龍HTN力學性能的影響
為了表征材料的力學性能，塑料連接器行業(yè)一般對塑料材料進行三級檢驗測試，其中包含塑膠抗拉強度/伸長率/抗折強度/抗折模數(shù)/衝擊強度的測試。
由表2可以看出，隨著二氧化鈦添加量的增加，高溫尼龍抗拉強度，抗折強度，抗折模數(shù)，衝擊強度逐漸降低，這是由于作為顏料的二氧化鈦本身分子量較大，化學成分穩(wěn)定，在高分子聚合物尼龍中很難枝接到高分子結構中，只會降低高分子之間的分子結合力，添加量越多，高分子之間的分子結合力越弱。另外二氧化鈦顆粒直徑約在200～350nm之間，具有較高的比表面積，添加量越多，尼龍聚合體中很容易團聚而造成分散不良[2]，導致高分子之間的分子結合力變差。10g～20g添加量之間，伸長率保持一個穩(wěn)定數(shù)值，對比0g添加量伸長率數(shù)值，伸長率下降5%；超過30g伸長率繼續(xù)降低，伸長率下降10%，不符合連接器設計經(jīng)驗，即體系二氧化鈦添加量最好控制在小于4%之內(nèi)。
表2 7種試片條所測試的力學性能數(shù)據(jù)
4結論
（1）隨著二氧化鈦在高溫尼龍HTN中的添加量的增加，其白度不斷增加。當濃度超過3%時，白度上升緩慢，說明二氧化鈦所能給體系帶來的增白效果已經(jīng)達到飽和狀態(tài)，故推薦二氧化鈦的添加量在3%之內(nèi)。
（2）隨著二氧化鈦在高溫尼龍HTN中的添加量的增加，高溫尼龍的各項力學性能逐漸下降，10g～20g添加量之間，韌性保持一個穩(wěn)定數(shù)值，從保持材料性能角度考慮二氧化鈦添加量最好控制在小于4%之內(nèi)。綜合顏色和材料性能雙重考慮，二氧化鈦的添加量最好控制在在3%之內(nèi)。