Использование полимеров, которые сохраняют белую окраску после обработки и воздействия атмосферных явлений
Выбирайте нужную марку из марок выбранной Вами семьи полимеров: в рамках одного и того же семейства различные марки могут различаться по естественной окраске и непрозрачности, и даже, иногда, возможны колебания этих свойств от партии к партии, что очень затрудняет составление рецептур. Кроме того, рабочие параметры красителя и всего состава могут меняться в зависимости от основной окраски. Достижения в области технологий полимеризации могут позволить снижать нестабильность основного полимера, и целесообразно регулярно пересматривать свой выбор.
Специальные марки, такие как ударопрочные, например HIPS, созданы с добавлением эластомерных фаз, которые могут изменить выбор красителей. Такие марки, пригодные для марок обычного назначения, могут быть не пригодными для ударопрочных марок.
Иногда в особых случаях можно выйти за пределы одного и того же семейства полимеров для расширения рамок исследования. Так, например, корпуса потребительских товаров можно изготавливать из полипропилена, полистирола, ABS, поликарбонатов и сплавов. Окрашивание может рассматриваться в качестве одной из спецификаций, как механических, так и электрических.
В Таблице1 показано воздействие полимера в составе одной и той же рецептуры на основе одной и той же концентрации диоксида титана. Все полимеры представляют собой конструкционные термопласты, пригодные для того же применения. Данные анализируются в сопоставлении со средними значениями, общим диапазоном и относительным диапазоном по сравнению со средним значением. Здесь мы можем констатировать наличие небольших изменений степени светлости, средние колебания в области зеленого компонента a*<0 и широкое распространение желтого компонента b*>0. Таблица 1: Примеры исходных оптических свойств белых компаундов на основе TiO2. Термопласты | L* | a* | b* | | A | 93 | -0.8 | 2.9 | | B | 94.8 | -0.6 | 2.6 | | C | 95 | -0.6 | 2.4 | | D | 96.4 | -0.5 | 6.3 | | E | 96.4 | -0.7 | 3.4 | | Средние значения | 95.1 | -0.6 | 3.5 | | Диапазон | 93 - 96.4 | -0.8 - -0.5 | 2.4 - 6.3 | | Относительный диапазон, % | -2.2 - 1.3 | -22 - 25 | -32 - 79 |
После воздействия атмосферных явлений на протяжении нескольких месяцев значения L* меняются, относительные изменения в области желтого компонента b*>0 существенно увеличиваются для всех полимеров, кроме A. Таблица 2: Примеры оптических свойств белых компаундов после воздействия атмосферных явлений. Термопласты | L* | a* | b* | | A | 90.9 | -0,4 | 3.1 | | B | 89 | -1.8 | 16.4 | | C | 90.5 | -2.3 | 13.3 | | D | 92.8 | -1.8 | 22.3 | | E | 92.1 | -2 | 18.5 | | Средние значения | 91 | -1.66 | 14.7 | | Диапазон | 89 - 92.8 | -0.4 - - 2.3 | 3 - 22 | | Относительный диапазон, % | -2 - 2 | -76 - 39 | -79 - 51 |
Более того, на приведенном ниже рисунке 'Изменение индекса пожелтения под влиянием атмосферного воздействия' показано отсутствие взаимозависимости между значениями для желтого компонента b*, до и после воздействия атмосферных явлений.
Рисунок 4: Изменение индекса пожелтения под влиянием атмосферного воздействия.
В предыдущем случае используются различные полимеры, но даже при использовании одного и того же полимера марки следует выбирать особенно тщательно. Побочные воздействия обычно используемых добавок
Выбор добавок является непростой задачей из-за взаимодействий между полимерами, добавками, воздействиями обработки и старения.
Для первого примера мы выбрали компаунд белого каучука, который отверждается с двумя различными марками серы (S1, S2) или источником серы или с пероксидом. В Таблице 3 показаны низкие значения светлости L*, средние изменения зеленого компонента a*<0, а также распространение синего компонента b*<0. Таблица 3: Примеры исходных оптических свойств белых каучуков на основе TiO2. Термопласты | L* | a* | b* | | S1 | 57 | -2 | 0 | | SD | 59 | -2 | -5 | | P | 59.5> | -1 | -8 | | S2 | 59.8 | -2 | -2 | | Средние значения | 58.8 | -1.7 | -3.7 | | Диапазон | 57 -60 | -2 - -1 | -8 - 0 | | Относительный диапазон, % | -3 -2 | -18 - 41 | -116 -100 |
После воздействия ультрафиолетового излучения на протяжении 400 часов (см. Таблицу 4), параметры L* изменяются, относительные изменения желтого компонента b*>0 существенно изменяются для двух компаундов, отверждающихся с серой, с небольшой степенью светлости и проявлениями пожелтения. Таблица 4: Примеры оптических свойств белых каучуков после воздействия ультрафиолетового облучения. Термопласты | L* | a* | b* | | S1 | 50 | -2 | 18 | | SD | 58 | -2 | 5 | | P | 59 | -1 | 5 | | S2 | 50 | -2 | 19 | | Средние значения | 54.2 | -1.7 | 11.7 | | Диапазон | 50 -59 | -2 - -1 | 5 - 19 | | Относительный диапазон, % | -7 - 9 | 18 -41 | -57 - 62 |
На белые и окрашенные в светлые оттенки каучуки также могут оказывать воздействие другие добавки, такие как, например, амины, которые используются в антиоксидантах, загрязняющие пластифицирующие масла, такие как некоторые нафтеновые или ароматические, некоторые ускоряющие добавки, такие как тиазол, которые могут вступать в реакции с серой для образования тиазольных красителей... Некоторые наполнители, такие как осажденный карбонат кальция (PCC), могут оказывать непрямое положительное воздействие на окрашивание и старение некоторых полимеров, благодаря лучшей дисперсии других добавок, что позволяет сократить продолжительность обработки, и получить более стабильный полимер. Кроме того, сверхтонкая структура синтетического карбоната кальция функционирует как эффективная ловушка для всей выделяющейся соляной кислоты, угнетая, тем самым, дегидрохлорирование и давая уменьшение пожелтения ПВХ. Приведенный ниже рисунок 'Степень серости в зависимости от воздействия атмосферных явлений' дает пример изменения коэффициента серости для ПВХ с добавлением 15% PCC и без добавления РСС.
Рисунок 5: Степень серости в зависимости от воздействия атмосферных явлений.
Воздействие обработки
Для того, чтобы проиллюстрировать воздействие обработки, мы выбрали белый термопластический эластомер (TPE), который обрабатывается с помощью различных температур с различными стандартными параметрами. В Таблице 5 представлена небольшая вариативность относительного диапазона светлости L* и синего компонента (b*<0). Вариативность красного компонента a*>0 несколько выше. Следует отметить, что даже в пределах диапазона разумных температур обработки, воздействие может быть достаточным для превышения строгих спецификаций окрашивания. Превышение рамок обычных температур обработки может привести к немедленному или неявному пожелтению или утрате окрашивания для определенных рецептур, которые соответствуют требованиям при обработке при подходящих температурах. Таблица 5: Примеры оптических свойств белых TPE в зависимости от температуры расплава. Температура расплава, °C | L* | a* | b* | | 160 | 85,0 | 15,9 | -7,7 | | 175 | 84,9 | 15,7 | -7,4 | | 190 | 84,7 | 15,7 | -7,3 | | 205 | 84,3 | 16 | -7,2 | | 220 | 83,9 | 16,7 | -7,2 | | 230 | 83,5 | 17,3 | -7,2 | | Средние значения | 84.4 | 16.2 | -7.3 | | Диапазон | 83 - 85 | 15.7 -17 | -7.4 --7.2 | | Относительный диапазон, % | -1 -1 | -3 -6 | -2 -1 |
Полимеры несовершенны, и для того, чтобы повысить их рыночную привлекательность необходимо создавать рецептуры и обрабатывать полимеры с осторожностью, соответствующей техническим требованиям. Некоторые правила для получения хорошей белой окраски это просто правила элементарного здравого смысла, такие как выбор подходящего полимера и добавок, добавление белых наполнителей или же использование разумных параметров технологической обработки. Другие правила более сложные, такие как касающиеся взаимодействия полимеров и добавок, стабилизации старения или использования оптических отбеливателей и подобных оптически активных добавок, которые будут рассмотрены в следующей статье.
Майкл БАЙРОН
http://www.specialchem4polymers.com |
