第40卷第23期廣州化工Vol. 40 No. 232012 年12月.Guangzhou Chemical IndustryDecember. 2012生產(chǎn)技術(shù)聚烯烴色母粒的熔融指數(shù)曹艷霞，張廷豐，張盛僑(廣州遠(yuǎn)華色母廠有限公司，廣東廣州511356)摘要: 熔融指數(shù)(MI)是聚烯烴色母粒的一-個重要性能指標(biāo)，分析和總結(jié)了影響聚烯烴色母粒MI五個主要因素:色母粒載體的種類、載體的MI和載體在色母粒中所占的比例、色母粒中所選用的分散劑的種類和用量;色母粒中選用的顏料、填充料的種類與含量;色母粒中選用的潤滑劑和其它添加劑的種類和含量和色母粒中填充料的種類和含量。關(guān)鍵詞:聚烯烴色母粒，熔融指數(shù)(MI)， 影響因素中圖分類號: TQ320文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A文章編號: 1001 -9677(2012)23 -0130 -03The Melting Index of Polyolefin MasterbatchCAO Yan - xia, ZHANG Ting - feng , ZHANG Sheng - qiao( Guangzhou Easterm Rainbow Masterbatch Factory Co.，Ltd. ，Guangdong Guangzhou 511356, China)Abstract: Melting Index (MI) was one of the key performance index of polyolefin Masterbatch. Five main factorswhich would affect the performance of polyolefin Masterbatch mainly were analyzed and summarized, including the sortsand content of carrier resin, the sort and content of dispersion agents, the pigments chosen in Masterbatch, the sorts andcontent of fller and the sorts and contents of lubricant and the other additives.Key words: polyolefin Masterbatch; MI; influence factors色母粒著色法是目前聚烯烴塑料及化纖、無紡布著色的方1MI對于聚烯烴色母粒的重要性法最常采用的著色方法甲，聚烯烴色母粒主要由顏料、載體、分散劑三部分組成，其性能指標(biāo)包括表1所示的項目網(wǎng)。聚烯烴是典型的熱塑性聚合物，在熔融狀態(tài)下加工成最終表1聚烯烴色 母粒的主要性能指標(biāo)制品的，和其配套使用的色母粒和功能母粒必須與其有良好的互容性，熔融指數(shù)(MelingIndex)成為聚烯烴色母粒的最重項目要求備注要的性能指標(biāo)之一。原則上，聚烯烴色母粒的MI必須高于客色相與客戶標(biāo)準(zhǔn)板的色差必選戶所使用的樹脂的MI。色濃度與客戶標(biāo)準(zhǔn)板-致熔融指數(shù)(MI)， 習(xí)慣上亦稱熔體流動速率(MFR)， 是外觀與客戶協(xié)商-致指聚合物熔體在一定溫度、--定負(fù)荷下熔體每10min通過標(biāo)準(zhǔn)PPG1 g色母粒有多少顆粒數(shù)口模(2.095 mm)的重量。工業(yè)上常用熔融指數(shù)以區(qū)不分不同分散性吹膜，400倍顯微鏡觀察牌號的聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂。一般來說看，分子結(jié)構(gòu)接近熔點色母粒的熔點的前提下，MI值越低，樹脂的分子量越高。數(shù)均分子量相同時，星形高分子樹脂、樹枝型高分子樹脂、分子量分布較寬的熔融指數(shù)MIGB3682樹脂的MI較高，線性高分子樹脂、分子量分布較窄的樹脂的水分含量w/%色母粒中的水分含量MI較低。MI越大，聚合物熔體的流動性越好，但平均分子量揮發(fā)分含量w/%色母粒中可揮發(fā)組分的含量越低。耐熱溫度符合客戶的加工工藝條件要求聚烯烴色母粒只是塑料加工工業(yè)中的一個中間體材料，因遷移性符合客戶應(yīng)用要求此必須考慮色母粒使用客戶的樹脂的性質(zhì)，必須保證其提供的其中，色相、色濃度為聚烯烴色母粒的首要指標(biāo)。分散性色母粒與使用者的其他原材料的性質(zhì)相匹配，最重要考慮的是直接影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。不同的產(chǎn)品、不同的生產(chǎn)工藝對色色母粒和客戶使用的樹脂之間的相容性、擴(kuò)散性和分散性。這母粒的分散性的要求差別很大，化纖類、無紡布類產(chǎn)品對色母樣聚烯烴色母粒的熔體流動指數(shù)MI就成為了色母粒制造和生粒中色粉的分散性和擴(kuò)散性要求最高，其次是吹膜類產(chǎn)品;注產(chǎn)中一個很重要的控制參數(shù)，它不僅影響到注射、擠出、模塑塑、擠塑、吹塑、拉絲類產(chǎn)品對色母粒的分散性和擴(kuò)散性要求等加工過程的順利進(jìn)行，而且會影響欲著色樹脂混合時的顏料分散程度和均勻性'3。稍低。通訊作者:曹艷霞(1973-)， 女，工學(xué)博士，主要從事高分子材料配方設(shè)計與改性工作。第40卷第23期曹艷霞等:聚烯烴色母粒的熔融指數(shù)131得的分散狀態(tài)，它的著色效果與其粒子大小和分布均勻程度密2影響聚烯烴色母粒MI的因素切相關(guān)(”。分散劑的性能主要是其極性、熔點、密度、分子量影響聚烯烴色母粒MI的因素主要包括五個方面:一是色及其分布、熔體粘度和結(jié)晶性，最關(guān)鍵的考量項目為極性和分母粒載體的種類、載體的MI和載體在色母粒中所占的比例;子量及其分布。常見的用于色母粒的分散劑包括低分子蠟、離二是色母粒中所選用的分散劑的種類和用量;三是色母粒中選子聚合物、硬脂酸鹽類等，低分子蠟包括聚乙烯蠟、聚丙烯用的顏料、填充料的種類與含量;第四是色母粒中選用的潤滑蠟、氧化聚乙烯蠟、EVA蠟等。劑和其它添加劑的種類和含量，最后是色母粒中填充料的種類-般來說，分散劑的極性越小(例如聚乙烯蠟)、用量越多、分子量越低、分子量越寬，則所得到的聚烯烴色母粒的MI和含量，下面分別予以介紹。也越高，母粒的外觀相對光滑潤澤。但是和高M(jìn)I載體不同的2.1色母粒載體種類、 MI和含量載體是色母粒的基體，并可使色母粒成規(guī)則、均勻的顆粒是，由于分散劑通常的分子量較低，過多的分散劑加人色母粒配方體系后由于和載體的相容性較差可能會析出附著在色母粒狀。載體的種類和用最的選擇是決定色母粒質(zhì)量的一個首要因的表面形成一 -層霧狀覆蓋層，導(dǎo)致色母粒外觀灰蒙蒙的不艷素。選擇載體要考慮與被著色樹脂相容性好，同時載體的流動麗。性應(yīng)該大于被著色樹脂，且著色后不影響制品的性能，一般來2.3顏料的種類和用量說，聚烯烴用色母粒常用MI為10~ 100 g/10 min (190 C/眾所周知，色母粒最原始也是最關(guān)鍵的功能是著色，因此2.16 kgf)的LDPE、LLDPE或者不同MI的LDPE、LLDPE 的混顏料是色母粒中最核心的成分，不同種類和性質(zhì)的顏料及其含合物作為載體[-6),也經(jīng)常用MI為10~ 50 g/l0 min (230 C/量對色母粒的MI的影響也是不同的。2.16 kgf)的聚丙烯樹脂作為聚丙烯母粒的載體，這里請注意，以聚丙烯為載體樹脂的聚烯烴色母粒原則上只能用于聚丙烯產(chǎn)聚烯烴色母粒用的顏料包括無機(jī)顏料、有機(jī)顏料兩大類,品的加工生產(chǎn)，而已LDPE、LLDPE、 MDPE、MLDPE 為載體樹染料較少用于聚烯烴著色(熒光染料除外)。無機(jī)顏料通常是脂的聚烯烴色母粒既可以用于聚乙烯產(chǎn)品的加工生產(chǎn)，也可以金屬的氧化物、硫化物和硫酸鹽、鉻酸鹽、鋁酸鹽等鹽類以及適用于聚丙烯產(chǎn)品的加工生產(chǎn)。炭黑。鈦白粉和炭黑是應(yīng)用于塑料著色的兩種非常重要的無機(jī)高熔體流動速率(MFR)的LDPE、LLDPE-方面與色母顏料。據(jù)報道，炭黑是對色母粒的MI影響最大的顏料。粒的傳統(tǒng)載體樹脂LDPE、LLDPE 相同，兩者能夠充分混合，有機(jī)顏料與無機(jī)顏料相比，具有著色力高、分散性好、色另方面，高M(jìn)FR的LDPE對色母粒體系的豁度有調(diào)節(jié)作用，澤鮮艷、 色譜齊全 .相對密度小等優(yōu)點，按分子結(jié)構(gòu)可分為偶又可將其視為分散劑。因此，高熔體流動速率(MFR)的氮顏料、酞菁顏料、雜環(huán)顏料、色淀顏料、熒光顏料、熒光增LDPE、LLDPE和PP的選用是近年來改善色母粒性能、降低色白劑等等。由于其和聚烯烴具有更好的相容性和更高的著色母粒成本的一一個重要途徑65-6]。一般說來，高M(jìn)I的載體由于力，具有更好的性價比，因此成為目前聚烯烴色母粒中顏料的具有更好的流動性，對色粉具有更好的潤濕性，這是對色粉的主要來源。有機(jī)顏料和無機(jī)顏料對聚烯烴色母粒MI的影響主均勻分散有利的;但是過高M(jìn)I的載體也意味著色母粒制備過要由顏料粒子的結(jié)構(gòu)、孔徑大小及分布、比表面積、吸油量等程中的熔體粘度較低，傳遞的螺桿、捏合、研磨等分散的機(jī)械因素引起。顯然，顏料的粒子結(jié)構(gòu)越接近緊密的圓球形、平均孔徑越力較低，這對色粉的分散又是不利的。從這個意義上，我們選大、比表面積越小、吸油量越低、則其對色母粒MI的影響越擇色母粒的載體時并不是所選擇的載體的MI越高越好，而是小。一般來說，相同色粉含量下，無機(jī)顏料對色母粒的MI的要結(jié)合色母粒配方體系和自有的加工設(shè)備和工藝條件優(yōu)化篩影響相對較小。選。LDPE、LLDPE、HDPE、PP等市場上均存在著粒料和粉料2. 4潤滑劑和其它添 加劑的影響的區(qū)別”，同-個生產(chǎn)廠家提供的同一個牌號的粒料和粉料的由于多數(shù)聚烯烴加工成型過程采用的是粒料樹脂,粉體狀MI可能會有一定差距，同時粉末在存放過程中，氧化、紫外線的潤滑劑很難和粒狀的樹脂、色母粒等混合均勻，因此潤滑劑等等都可能使得高分子斷鏈而成為低分子片段從而造成樹脂的和其它添加劑一般是加在色母粒中或者功能母粒中的。熔融指數(shù)上升，這些因素色母粒制造商在選料和控制品質(zhì)時均聚合物加工成型過程中存在著兩種摩擦:熔融聚合物分要考慮在內(nèi)。子、顏料、添加劑之間的內(nèi)摩擦和聚合物熔體與加工機(jī)械表面另外要特別注意的是，近年來由于色母粒廠遍地開花，行的外摩擦。這些摩擦作用使熔體的流動性降低，降低加工產(chǎn)業(yè)內(nèi)競爭異常激烈和殘酷，有些色母粒廠為了降低原材料成本率，同時嚴(yán)重的摩擦作用會使制品表面變得粗糙,缺乏光澤或提高產(chǎn)品在市場上的價格競爭力選用再生料、副牌料等部分或形成流紋。潤滑劑的加人就是要減少以上兩種摩擦°。潤滑劑者全部替代新料作為色母粒制備的載體，這些再生料、副牌料主要有飽和烴、鹵代烴類、脂肪酸類、脂肪酸酷類、脂肪族酰中所含有的催化劑殘留、添加劑殘留以及雜質(zhì)都會降低樹脂以胺類、金屬皂類、脂肪醇及多元醇類等，最常用的是金屬皂類及由其制備而成的色母粒的加工熱穩(wěn)定性，導(dǎo)致樹脂和色母粒和脂肪族酰胺類如硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、硬脂酸鋅，硬脂酸酰的MI值不穩(wěn)定且變化非常大，對于色母粒的使用者來說是非胺、油酸酰胺、芥酸酰胺、EBS等。常不利的。其它添加劑包括抗氧化劑、紫外光吸收劑、抗靜電劑等一般來說，對于聚烯烴色母粒來說，相同的色母粒配方體等，加入的目的是為了保證色母粒制備加工過程中的熱氧穩(wěn)定系和制備工藝條件下，選擇高M(jìn)I的樹脂載體所制得的色母粒性、成品加工的熱氧穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性及抗靜電性。根據(jù)經(jīng)的MI也較高，所得的色母粒具有光滑、均均的外觀。驗，幾乎所有的潤滑劑和添加劑的加人都會提高聚烯烴色母粒2.2分散劑的種 類和用量的MI值，即提高聚烯烴色母粒的流動性，這是因為無論是潤在塑料著色中，使用適當(dāng)?shù)妮d體或添加劑潤濕顏料，減小滑劑還是其它添加劑，均為分子量小于1000的低分子物質(zhì)，和(下轉(zhuǎn)第164頁)顏料粒度的方法，稱為分散。顏料的著色性能主要取決于所獲164H化工2012年12月.速熟悉、掌握工藝和設(shè)備奠定基礎(chǔ)，強化實習(xí)效果，提高實習(xí)參考文獻(xiàn)質(zhì)量(7-8。[1]蔣敏, 田妮,沙玉輝，等.材料科學(xué)與工程專業(yè)實驗教學(xué)改革[J].中國冶金教育,2010(1):47 -49.3結(jié)語[2]丁浩,鄧雁希,杜高翔.加強實踐教學(xué)培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力[J].中國地質(zhì)教育,2007,16(3);116 -118.經(jīng)過多年的努力，我們在寬口徑材料科學(xué)與工程專業(yè)認(rèn)識[3] 張春艷， 田中青,唐利文，等材料工程類課程建設(shè)與實習(xí)相結(jié)合的教學(xué)實習(xí)的教學(xué)探索和實踐中，已經(jīng)初步建設(shè)了涵蓋五個專業(yè)方向模式探討[J].重慶科技學(xué)院學(xué)報:社會科學(xué)版2009(7):198 -199.的一大批認(rèn)識實習(xí)基地。在實習(xí)過程中，積累了豐富的實踐經(jīng)[4]謝昭明，劉躍華,黎學(xué)明，等改革專業(yè)認(rèn)識實習(xí)教學(xué)模式強化綜合驗，實習(xí)的過程拓寬學(xué)生的專業(yè)知識和視野，明顯提高了學(xué)生能力培養(yǎng)[J].重慶大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2003 ,9(6):212 -213.的獨立思考能力，也培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識。但是，提高材料[5]王文燕， 袁科,付勇智.卓越工程師培育過程中專業(yè)認(rèn)識實習(xí)的意科學(xué)與工程專業(yè)認(rèn)識實習(xí)質(zhì)量是- -項長期的、艱巨的任務(wù)，相義及教學(xué)模式探討[J].中國電力教育,01(<4):140 -141.信通過對上述方法的研究與實踐，能夠彌補學(xué)生現(xiàn)場實習(xí)的不[6] 潘云鶴. 論研究型大學(xué)工科學(xué)生的能力培養(yǎng)[J].高等工程教育研足，最大限度地激發(fā)學(xué)生對專業(yè)方向的興趣，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新究2005 ,93(4):14-19.[7]周龍昌 ,陳小鵬，王琳琳,等.精心設(shè)計實習(xí)內(nèi)容提高認(rèn)識實習(xí)教學(xué)思維，為專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。質(zhì)量[J].實驗室研究與探索,2008 ,27(4):113-115. .[8] 張敏樹， 肖敏.認(rèn)識實習(xí)的教學(xué)改革實踐[J].高教論壇,2006(6):71 -72.. (上接第131頁)色母粒中的載體、分散劑的分子量的差異較大，不能與色母粒的載體和分散劑相容性。[1]陳杰. 我國色母?，F(xiàn)狀及發(fā)展[J].現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用.1995,72.5 填充料種類和含量的影響(6): 50-53.聚烯烴色母粒中加入填充料通常有兩個目的，普通微米級[2]吳立峰。 塑料著色和色母粒實用手冊[M].化學(xué)工業(yè)出版社,北京,1998 :207 -208.的填充料一般是為了降低色母粒的制造成本，納米級和特殊處[3] Cabou 公司市場開發(fā)部. MFI與色母粒生產(chǎn)[J].國外塑料, 1995理的填充料據(jù)有提高顏料的分散性和著色力的作用[10]。常用的(1):47-48.填充料包括重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、納米碳酸鈣、重晶石硫[4]程曉靜 ,喬輝,吳立峰,等.不同熔指的LDPE共混體系在色母粒中酸鋇、輕質(zhì)硫酸鋇、滑石粉、硅藻土、高嶺土、白炭黑等等。的應(yīng)用[J].塑料.2011 ,40(3) :36 -38.由于填充料粒徑具有較大的比表面積和孔隱率，因此- -般[5] 程曉靜,丁筠,喬輝,等. 高M(jìn)FR的LDPE在聚烯烴色母粒中的應(yīng)是降低色母粒的MI值的，填充料的種類、含量、粒徑大小用[J].合成樹脂及塑料,2010, 27(3):57 -60.(目數(shù))和表面處理是填充料影響聚烯烴色母粒MI值的主要因[6] 王春波. LDPE 和LLDPE為載體的色母粒的制備及性能研究[D].北京:北京化工大學(xué)化學(xué)系,2003.素。總之，熔融指數(shù)MI是聚烯烴色母粒的一個重要指標(biāo)，是[7]周久茹,蘇志遠(yuǎn),李金.聚丙烯粉料、粒料熔融指數(shù)差異原因分析[J].石油化工安全環(huán)保技術(shù)，2012,01 :32 -34.聚烯烴色母粒配方組分之間共同相互作用的結(jié)果，是色母粒制[8] 張志毅. PE用色母粒分散劑和顏料的研究[ D].北京:北京化工大造商配方設(shè)計能力和產(chǎn)品品質(zhì)控制水平的綜合體現(xiàn)，色母粒的學(xué)化學(xué)系,2001.MI值應(yīng)該和客戶樹脂的MI相匹配，使得色母粒既可以在使用[9]侯元春 ,鄧佩琦.新型光亮潤滑劑YI在ABS和PVC塑料制品中的者的基體樹脂中順利分散和擴(kuò)散，同時對終端成品的力學(xué)性能應(yīng)用[J].塑料,1995 ,24(5):38 -40.和物理性能影響最小。[10] 武鵬,郭婷,喬輝,等. 納米硫酸鋇對高濃度聚烯烴色母粒色彩性能的影響[J].塑料科技,2009 ,37(11):53 -56.