阻燃PP材料加工工藝對色差的影響研究

徐 偉，別明智

(1. 中煤科工集團重慶研究院有限公司, 重慶 400039;2.重慶科聚孚工程塑料有限責任公司, 重慶 400037)

阻燃PP材料加工工藝對色差的影響研究

徐 偉1，2，別明智1，2

(1. 中煤科工集團重慶研究院有限公司, 重慶 400039;2.重慶科聚孚工程塑料有限責任公司, 重慶 400037)

主要結(jié)合某藍色阻燃PP材料實際加工過程中工藝變化對樣板色差的影響，應用正交試驗方法研究了材料擠出成型時顏料混合時間、加工溫度、主機轉(zhuǎn)速、冷卻溫度、烘干溫度的影響，找出了關(guān)鍵工藝控制點，以指導材料加工工藝條件的設定，并對相似材料有一定指導作用。

阻燃；PP；色差

隨著國家對安全管理日趨嚴格，具有阻燃效果的聚合物材料應用更加廣泛，更多的使用領域需要使用彩色的阻燃材料。不同于普通的染色PP材料，添加了阻燃劑體系的PP材料在顏色控制上具有新的變化點[1]。筆者在加工一種礦用藍色阻燃PP材料時，多次遇到不同批次間材料的明顯色差問題，而材料的配方體系沒有改變，因此有必要對材料的成型加工工藝進行研究，以指導實際材料生產(chǎn)作業(yè)。

1 實驗部分

1.1 主要原料

PP：7926，熔體質(zhì)量流動速率26g/10min，上海賽科；十溴聯(lián)苯醚(C12Br10O)：山東天一化學；三氧化二銻(Sb2O3)：云南木利銻業(yè)；顏料：酞青藍，江蘇美凱侖；POE 8150：杜邦；抗氧劑：1010、168，巴斯夫；紫外線吸收劑：UV531，巴斯夫；白油：市售。

1.2 主要儀器及設備

高速混合機：SHR-100型，張家港市億利機械；同向雙螺桿擠出機：TSE-52型，南京瑞亞；注塑機：HDX50型，寧波海達；色差儀：CM-700D型，日本柯尼卡美能達。

1.3 試樣制備

為了保證顏料混合均勻，采用分布混合法，將材料所有組分稱量后分步在高速混合機內(nèi)混合，混合時采取低速。物料混合加入順序如下：

PP樹脂、阻燃劑混合30s→顏料混合90s→POE彈性體、助劑混合60s，混合完后放料進入雙螺桿擠出機料斗。在針對工藝研究時，將顏料混合時間由90s調(diào)整為120s[2]。

然后在擠出機上熔融共混、擠出造粒。為防止阻燃劑受熱分解，染色阻燃PP材料在擠出機各段溫度從加料口到機頭共9區(qū)依次為170,180,180,190,200,200,200,190,190 ℃，螺桿轉(zhuǎn)速250 r/min，在針對工藝研究時，將擠出機最高溫度調(diào)整為210℃，螺桿轉(zhuǎn)速調(diào)整為300r/min；試樣注塑成型最高溫度控制在160，190，200 ，200 ℃共4個溫度點，注射壓力為55MPa，成型周期為30s。

將所得烘干后粒料直接經(jīng)注塑機注射成顏色樣板，以便于表面觀察使用。染色阻燃PP材料的組分配比如表1所示。

表1 染色阻燃PP材料的組分配比 %

材料PP十溴聯(lián)苯醚Pb2O3酞青藍POE1010168UV531PP-AF274153180.20.30.4

1.4 色差測試

材料表面顏色樣板經(jīng)注塑成型，自然冷卻6h后測試表面色差，色差參照GB/T 11186.2-1989 涂料顏色測量方法，色差儀以D65標準光源，10°的觀察角，25mm孔徑，結(jié)果為排除(SCI)鏡面反射。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同工藝條件對阻燃PP材料外觀影響

本文應用正交試驗設計方法[1]，驗證了藍色阻燃PP材料制備過程中顏料混合時間、料筒溫度、主機轉(zhuǎn)速、冷卻時間、烘干溫度5個條件為影響因子對樣板色差的影響，冷卻時間為料條牽引過冷卻水槽的時間，料條經(jīng)冷卻后切粒，然后進入烘箱進行烘干備用。每個條件考慮高、中2個不同水平，如考慮料筒溫度在210℃、200℃的高、中兩個水平，試驗設計不考慮各因子間的交互作用，選用L8(27)正交表。試驗計劃見表2所示。

表2 工藝條件正交試驗

根據(jù)以上二水平下不同顏料混合時間、料筒溫度、主機轉(zhuǎn)速、冷卻時間、烘干溫度工藝調(diào)整后進行的8次顏色樣板注塑成型試驗，各樣板外觀如圖1所示，色差值如表2色差欄所示。對表2的樣板色差進行直觀分析計算，得到各工藝影響因子下的高、中兩個水平的色差平均值和極差，如表3所示。

表3 色差的直觀分析計算表

從表3的色差直觀分析計算表可以看出，從顏料混合時間看，選擇120s的混合時間的色差均值t2較大，反應出色差影響較大，而且是在本次試驗中考慮的5個因素中是最大的，其次是料筒溫度。

通過表3對t1、t2不同水平下色差的計算結(jié)果，選擇顏料混色時間90s、料筒溫度200℃、主機轉(zhuǎn)速300 r/min的色差值相對最小。R極差計算不同顏料混合時間R值最大為0.23，不同料筒溫度R值其次為0.14，可見顏料混合時間和料筒溫度對色差的影響最大，而冷卻時間和烘干溫度的影響均最小，在本次試驗中可以忽略不計。

為了降低藍色阻燃PP色差，根據(jù)R極差計算結(jié)果，選擇降低顏料混合時間、降低料筒溫度，提高主機轉(zhuǎn)速的工藝可以更好的降低材料樣板色差。因此經(jīng)調(diào)整后的材料擠出成型工藝條件如表4所示。

表4 調(diào)整后擠出工藝條件設定

2.2 不同工藝條件樣板外觀圖片

按照表2中8次不同工藝條件試驗制備的染色阻燃PP材料分別注塑成型的表面觀察樣板照片如圖1所示。

圖1 樣板照片

從圖1中樣板目視外觀變化情況可以發(fā)現(xiàn)，在8塊樣板中，采用120s顏料混色時間的材料樣板顏色更深，目視照片呈現(xiàn)出更加明顯的變藍現(xiàn)象，而采用90s顏料混合時間的材料樣板則顏色相對更淺；擠出加工溫度在210℃的樣板相比較200℃的樣板也更深。從目視樣板外觀看顏料混合時間和擠出加工溫度對樣板的外觀色差影響最大，而材料冷卻時間、烘干溫度對樣板色差的影響最小。

將材料注塑成型礦用某型號制品的盒子與蓋子裝配后經(jīng)過調(diào)整，確保了不同批次材料分別生產(chǎn)的盒子和蓋子產(chǎn)品色差保持在了合理范圍內(nèi)，目視未見明顯色差。

3 結(jié)論

(1)不同于普通染色PP材料，該藍色阻燃PP材料擠出成型加工工藝對色差的影響因素中，顏料混合時間影響最大，其次是擠出成型溫度，冷卻時間和烘干溫度幾乎無影響。

(2)為了確保材料批次間色差在合理范圍內(nèi)，可以在染色阻燃PP材料生產(chǎn)時固定顏料混合時間和料筒溫度工藝條件。

(3)對于外觀要求較高的染色阻燃PP材料，可以選擇較短的顏料混合時間，同時降低擠出加工成型溫度，以利于更好的注塑成型加工中的熱穩(wěn)定性，確保制品批次間色差在合理范圍內(nèi)。

[1] 李 響，孟 征，趙 毅.MPP/PER/P阻燃PP的阻燃及熱裂解行為[J].塑料，2006，35(1)：23-25.

[2] 湯存對，呂建平，王亞柯.膨脹阻燃PP的制備及其阻燃性能研究[J].塑料科技，2015，43(8)：43-47.

(本文文獻格式：徐 偉，別明智.阻燃PP材料加工工藝對色差的影響研究[J].山東化工，2017，46(08)：58-60.)

Study on the Effect of Processing Technology on Color Difference of Flame Retardant PP Material

XuWei1，2，BieMingzhi1，2

(1.Chongqing Institute of China Coal Technology & Engineering Group Co.,Ltd.,Chongqing 400039,China;2.Chongqing Copolyforce Engineering Plastics Co.,Ltd., Chongqing 400037,China;)

In this paper, the influence of the process variation on the color difference of the blue flame retardant PP material in the actual processing is discussed. The effects of material mixing time, processing temperature, rotating speed, cooling temperature and drying temperature were studied by orthogonal test, Find out the key process control points to guide the setting of material processing conditions.

flame retardant;PP;chromatic aberration

2017-03-06

徐 偉(1979—)，助理工程師，從事礦用安全改性工程塑料及制品研究11年。

TQ325.14

A

1008-021X(2017)08-0058-03