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钛白粉在塑料中的应用性能分析
——球磨分级-山东埃尔派粉体科技

2020-11-26

　　塑料工业作为钛白粉的第二大用户，是近几年增长最快的领域，年均增长率6%。全世界500余个钛白粉牌号中，有50多个牌号是属于塑料专用的。钛白粉在塑料制品中的应用，除了利用它的高遮盖力、高消色力及其他颜料性能外，它还能提高塑料制品的耐热、耐光、耐候性能，使塑料制品免受UV光的侵袭，改善塑料制品的机械性能和电性能。

　　由于塑料制品比油漆和油墨的涂膜厚得多，因此它不需要太高的颜料体积浓度，加上它遮盖力高，着色力强，一般用量只有3%-5%。几乎所有热固性和热塑性的塑料中都使用它，如聚烯烃类(主要是低密度的聚乙烯)、聚苯乙烯、ABS、聚氯乙烯等，它既可以与树脂干粉混合，也可以与含增塑剂的液体相混合，还有一些是把钛白粉先加工成色母粒后在使用。

　　钛白粉在塑料工业和色母行业中具体应用分析

　　大多数塑料用钛白粉粒径都较细，通常涂料用钛白粉的粒径为0.2-0.4μm，而塑料用钛白粉的粒径为0.15-0.3μm，这样可以获得兰色底相，对大多数带黄相的树脂或易泛黄的树脂有遮蔽作用。

　　普通型塑料用钛白粉一般不经过表面处理，因为采用常规的水合氧化铝这类无机物包膜的钛白粉，在相对湿度60%时，其吸附平衡水在1%左右，当塑料在高温挤出加工时，水分蒸发会导致光滑的塑料表面出现气孔，这种未经无机物包膜的钛白粉，一般都要经过有机表面处理(多元醇、硅烷或硅氧烷)，因为塑料用钛白粉与涂料用钛白粉不同，前者是在低极性的树脂中，通过剪切力加工混合，有机表面处理后的钛白粉，在适当的机械剪切力下，就能比较好地分散。

　　随着塑料制品应用范围的不断扩大，许多外用塑料制品，如塑料门窗、建筑材料等室外用塑料产品，对耐候性也有很高的要求，除了必须使用金红石钛白粉外，还需要进行表面处理，这种表面处理一般不加锌，只加硅、铝、锆等。硅具有亲水去湿作用，可防止塑料高温挤出时因水分蒸发而产生气孔，但这些表面处理剂的量一般不太多。

　　塑料的组成包括树脂、填料、增塑剂及其他助剂(如着色剂、防老剂、阻燃剂等)，按产品加工方式可分为塑料薄膜的挤出吹塑成型工艺、塑料板材的挤出成型工艺和塑料注射成型工艺，例如：

　　塑料薄膜的挤出吹塑成型工艺：

　　树脂、填料、助剂制母粒配料(母粒加树脂)吹膜塑料薄膜

　　该工艺采用的主要设备有双辊开炼机、吹膜机等。

　　塑料注射成型工艺包括塑化、注射和模塑冷却三个阶段，常用设备有栓塞式注射机、螺杆式注射机等。

　　塑料制品对钛白质量要求是：

　　遮盖力：遮盖力好的钛白，生产出来的塑料制品更轻更薄;

　　白度：决定浅色或白色塑料制品的外观;

　　分散性：影响塑料制品生产成本，分散不好的钛白在塑料制品中会影响制品的光滑度和光亮度;

　　耐候性：室外使用的塑料制品以及塑料门窗等必须保证钛白的耐候性能。

　　色母粒

　　塑料色母粒是一种高浓缩、高效能的颜色配置品，即颜料以超常浓度均匀分布在载体树脂中，并形成一定粒径的颗粒。它主要由核心层(颜料)、偶联层(偶联剂或表面活性剂)、分散层(润滑剂或分散剂)、增混层(载体树脂)等组成，在塑料中作为染色剂使用，广泛用于吹膜、注塑、热压、注塑等塑料制品的生产，色母粒着色效果优越，使用方便，节约能源，使用时无粉尘和污水，因此备受用户的青睐。色母粒的发展速度很快，加之色母粒生产工艺简单，投资少目前国内的色母粒厂数以百计，生产规模、技术水平参差不齐，小的年产几十吨，大的上万吨，产品竞争日趋激烈，生产企业利润呈下降趋势，多数色母粒产品的质量低下。据不完全统计，用于色母粒生产的钛白每年2-3万吨，所使用的金红石分为高中低三档，高档的使用进口金红石，中档的使用国产金红石，低档的使用国产锐钛型钛白。中国最大的色目粒生产公司惠州太阳神化工，使用进口钛白生产的色母粒主要用于出口，使用国产钛白生产的色母粒满足国内市场。由于竞争激烈，使用锐钛型钛白的色母粒还有增加的趋势。

　　色母粒可用于对聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和ABS塑料配色。其主要成分有颜料、树脂、分散剂、体积颜料、荧光增白剂、抗氧剂、抗紫外线剂、抗静电剂、增韧剂、光亮剂等，钛白粉在其中作为白色颜料使用，具有无毒、化学性质稳定、遮盖力高、分散性好等优点。

　　色母粒生产工艺有几种，典型的如：颜料、树脂、分散剂、体积颜料、其他助剂高速搅拌机、双螺杆机挤出色母粒。

　　色母粒是作为工业原料，性能优劣通常是在后续产品应用中表现出来(如吹膜或注塑)，因此，钛白在色目粒中的性能也主要体现在色母粒的应用过程中。主要体现在以下几个方面：

　　1)钛白的着色能力：决定相同塑料制品颜色使用的钛白量;

　　2)钛白的白度：决定钛白含量相同的浅色(白色)塑料制品的外观;

　　3)钛白的分散性：影响色目粒生产成本和塑料制品的外观、光泽等指标;

　　4)钛白的加工性能：影响色母粒生产成本。

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