发光颜料在塑料中的应用

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发光颜料在塑料中的应用熊楚耀，刘欣，徐长富，李云龙，吕朝阳（大连路明科技集团有限公司，辽宁大连116025）机理，并采用添加助剂。改变工艺条件和改进设备等方法进行解决。　　2：B 1刖言以铝酸盐为主要成份的新型长余辉光致发光材料，经短时间光照后，有比传统ZnS发光材料高十倍以上的余辉时间，并具有优异的耐光性和耐持久性，无毒无害，不具有任何放射性。在制备过程中，不引入和产生有毒的化学物质。我公司生产的以铝酸盐为主要成份的长余辉光致发光材料，发光余辉时间长达12小时以上。将发光颜料应用于塑料当中，可赋于塑料的自发光功能。这种发光塑料，具有暗处指示功能和装饰功能。　　塑料中使用发光颜料有两种不同的加料方式。一种是直接将发光颜料和树脂混合加工成制品，该方法不能保证发光颜料在制品中的均匀分散和制品性能。　　要想使发光颜料均一分散，必须首先使颜料粒子充分润湿，这可以通过添加低黏度添加剂来实现，或升高力口工温度来促进润湿，这种方法通常是发光颜料在混合机中于室温下和粉料、粒料进行干混，必要时可加入分散剂，然后将这些预混物直接送至注塑机或挤出机即可。对于性能要求不高的厚壁制品可以使用该方法，但薄壁制品由于得不到高品质而不宜采用。另一种方法是使用发光母料，这种方法虽在技术上与直接加发光颜料方法相同，但它的优点是使发光颜料处于最佳的分散状态，同时由于在发光母粒中加入一些相应的助剂等，可减少制品因添加发光颜料而产生力学性能下降的现象。　　使用发光母料有以下优点：发光颜料在树脂中分散均匀；生产操作不产生粉尘有利于环保和劳动保护；（）减少厂家的设备磨耗与能耗，省工、省时、省能源、降低了成本易实现自动化生产；2试验部分发光颜料做为无机盐类可以在塑料中添加，和塑料用的填料有相同的加工方法，对其性能的影响及变化规律也相似。不同的是发光颜料在加工过程中，如处理不当容易使物料变黑，导致制品的外观色泽变暗，甚至完全变黑，使塑料制品的发光辉度下降。解决发光颜料在塑料中变黑的问题，使发光颜料在塑料中广泛的应用。本文将介绍有关这方面的。　　表1 m目型号辉度平均粒径过筛率杂质（个/10g）发光时间（h）2.1.2基体树脂发致发光塑料基体树脂如表2所示。表2名称牌号生产厂家镇江奇美法国阿托大连有机合成厂韩国三星吉化、苏州安利化工厂台湾奇美2.2主要加工设备及测试仪器光致发光塑料主要加工设备如下：双螺杆挤出机南京科亚切粒机上海高桥塑料机器厂拉力实验机德国冲击实验机河北承德试验机有限责任公司熔体流动速率仪长春第二试验机厂亮度计曰本2.3实验方法将发光颜料和树脂混和制成塑料发光粒料或母料，测定其辉度值，并加以比较。为了使发光颜料在塑料中广泛应用，对发光颜料在通用的主要塑料品种（选择了十种）中的应用进行了研究。　　2.4工艺流程树月旨一发光颜料――>预混―双螺杆挤出造粒―干燥―压片―测试助剂一|将载体树脂、发光颜料、助剂按一定比例称量后，先将树脂加入混合器中，然后加入0 5%的液体石蜡和树脂混合好后，再加入发光颜料和助剂，进一步混合均匀，将混合好的物料在挤出机中进行挤出造粒，然后进行自然干燥或烘干，干燥过的发光母料取样测定辉度，合格后入库。　　2.5测试标准对发光母料的测试按下述标准进行：1熔体流动速率测；定按趣36821%恤也Publishin 3结果与讨论3.1发光颜料变黑原因发光颜料变黑的原因很多，在塑料加工中变黑的主要原因是：发光颜料是十分坚硬的，在机械中经摩擦、剪切使机械受到磨损，物料中混入金属杂质所致。　　塑料加工中的大部分工序都是在机械中完成的，变黑是不可避免的，但采取相应的措施减少剪切和摩擦可大大减轻变黑的程度。通过在不同加工设备、工艺和配方的条件下，研究辉度的变化规律，从中找出最佳的条件，使产品的外观和辉度都得到明显的改善。　　3.2螺杆的结构对辉度的影响调整螺杆的结构，使之减少加工中对物料的剪切和摩擦，可以减少发光颜料的变黑程度。　　3.2.1减少螺杆的啮合块调整螺杆模块的形式，去掉五对啮合块，换成螺纹±，并重新排布组合元件，以LDPE为基体树脂，加入10%PID-7D发光颜料，再与一定比例的添加剂混合，进行造粒，制备标准样条进行测试，为螺杆的结构改变前后发光母料辉度值的变化：由图i看出将部分螺杆啮合段改变为螺纹段后可以提高发光塑料粒子的辉度，并改善发光塑料粒子的外观和色泽。在保证充分混炼的同时，通过改变螺杆的结构型式，对提高发光制品的辉度效果是十分明显的。　　3.2.2减少螺杆的长径比长径比由原来的28/1变为现在的2/1，这样可减少物料在机缸中的摩擦时间，达到提高辉度的目的，见。　　从可以看出，减少螺杆长径比可以提高发光料粒子的8同时也明显地改善了粒子的外观、色o仪时间min螺杆长径比对发光颜料辉度的影响泽。　　3.3改变工艺条件3.3.1温度bookmark12适当提高螺杆第二段的温度，使物料进入机缸后很快地进入粘流状，将发光颜料包裹起来减少对螺杆的摩擦，防止变黑。　　3.3.2螺杆转速通过对螺杆转速的降低，可以克服因减少长径比而导致的物料塑化不足，同样还能减少物料在机缸中的摩擦，防止变黑，见。　　3.4原材料的选择bookmark13 3.4.1发光颜料要得到高辉度的发光制品，应选择径大的发光颜料，但产品的机械性能下降，所以要综合考虑机械性能和辉度来选择发光颜料。　　3.4.2基体树脂在选择基体树脂时，为了最大限度地发挥发光颜料的自发光功能，提高塑料发光制品的辉度，应尽量选择透明树脂以减少对发光颜料的遮盖，而影响发光制品的辉度。　　基体树脂的选择有以下几个原则：在塑料母粒生产时，通常我们选择熔融指数大的，生产塑料发光母粒时也同样选择熔融指数大的，不仅有利于颜料的分散，而且熔化得快，使发光颜料尽早被树脂包裹。　　由于发光颜料为粉状，因此选择粉状树脂更易混合均匀。与粒料相比较熔化快，迅速将发光颜料包粒径、、不同型号的发光颜料在制品：中的―gHUSe.M图hts不同含量量发光的制品辉dki.netbookmark14从可以看出，在相同的配方和工艺条件下，用粉料为载体树脂其辉度明显高于用粒料为载体树脂的。而且从粒子的表面来看，用粉料为载体树脂其表面光泽和色泽明显好于用粒料为载体树脂的。因此在选择树脂时要尽可能用粉料做载体树脂。　　（4）实际生产中，发光颜料的粒径对制品辉度的影响并不是很大，这与发光颜料粒径大辉度高的结果不一致。其中大粒径的7B、7C辉度值降低较大，小粒径的7F降低较小，而粒径处于中间的7D、7E辉度值降低最小，见。这是因为粒径大的发光颜料在加工过程中由于受到螺杆的剪切和摩擦力的作用，粒子变小、变黑所致。因此选择7D、7E发光颜料较为合适。　　很显然，用PL0-7D发光颜料从辉度、制品的光泽要优于其它的发光颜料。　　（6）发光颜料的加量不同，制品的辉度也不同。以7D发光颜料为例，加量低于5%时，不仅辉度低，余辉时间也短，加量大于20%时，虽然辉度高，但对机械性能影响比较大，综合考虑以加量为10%~20%为宜。　　4结论发光颜料粒径对辉度影响，在塑料中发光颜料的粒径大，由于其对螺杆的磨损，制品易变黑，而且性能下降；粒径太小则辉度过低，应选择粒径为rnum~15n较为适宜；为了保证产品的机械性能和发光辉度，发光颜料的加量在10%左右为宜；（）在保证充分混炼前提下，减少螺杆的长径比及调整螺杆结构及排列顺序，可以减少发光颜料在加工过程中的变黑程度；（）适当提高挤出温度和螺杆转速可明显改善发光塑料变黑程度。