颜料在橡胶制品中的应用
橡胶(Rubber)是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料,在室温下富有弹性,在很小的外力作用下能产生较大形变,除去外力后能恢复原状。橡胶属于完全无定型聚合物,它的玻璃化转变温度(T)低,分子量往往很大,大于几十万。
橡胶分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制;合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面
橡胶制品(rubber product)指以天然及合成橡胶为原料生产各种橡胶制品的活动,还包括 利用废橡胶再生产的橡胶制品。合成橡胶的产量已大大超过天然橡胶,其中产量最大的是丁苯橡胶。
橡胶和塑料最本质的区别在于塑料发生形变时塑性变形,而橡胶是弹性变形。橡胶成型过程完毕后还得需要硫化过程。它们的分子结构不同造成的。另一不同点是塑料可以多次回收重复使用,而橡胶则不能直接回收使用,只能经过加工制成再生胶,然后才可用。常见的橡胶有SBR、NBR、EPDM、BR、IIR、CR、Q、FKM等。
橡胶制品着色不仅美化外观还有分类标识和警示作用、改善橡胶制品的耐光性和耐候性、增强橡胶的导电性能、某些着色剂还有提高耐热功能。大多数橡胶产品都着色为黑色、灰色或是白色。这些都是非彩色颜色。此外,还有彩色颜色包括如红色、蓝色、黄色、绿色、棕色、粉红色等彩色
橡塑着色因对着色剂有耐热和耐迁移、耐光和耐候性等要求,通常会选择颜料包括无机颜料和有机颜料,染料虽然颜色鲜艳但与颜料比在耐性上相差较大,故用量不多。总之用于橡塑的着色剂需满足以下条件
(1)需满足制品最初的颜色要求和最终用途
(2)需满足制品的加工要求
(3)需满足加工过程中的温度要求而不变色、不褪色,即热稳定性要好
(4)橡塑制品中有增塑剂,颜料不能在加工过程中有颜色迁移和渗色现象。
(5)颜料要在基料中易于分散,有比较好的流动性特别是高浓色母粒和高浓PU色浆中。
(6)在吹塑、拉丝、挤出等加工过程中不能有杂质或难以分散的硬颗粒而导致断丝、破膜、堵塞等问题。
(7)着色剂中不能含铜、锰等加速橡胶老化的杂质元素。着色剂中的金属粒子如锰、锌、铜、铁及颜料中氯离子、硫离子易对PVC树脂起促进分解作用。
(8)对于儿童玩具及用于食品、医药包装等制品,要求着色剂中不能含有重金属、或苯类、联苯胺等有毒有害物质。
(9)用于户外的橡塑制品还要有较好的耐光、耐候性。
(10)价格和用量也是橡塑着色需考虑的一个问题,经济适用是最佳的选择。
氧化铁颜料与有机颜料比颜色不够鲜艳且着色力低,但其比重大更容易分散因此在一般的橡塑制品中其加入量占总重量的2-5%。但有机颜料可能会少很多。在色母粒或预分散以及PU色浆中其加入比例可以高达50%以上,这是有机颜料无法达到的浓度。但氧化铁颜料在塑料橡胶等使用时还需注意以下几点:
1.氧化铁的耐温需与塑料橡胶加工温度相适应。我们知道氧化铁红、氧化铁紫耐温较高,适合于大多数塑料、橡胶的加工温度。但是氧化铁黄超过130℃会逐渐变色为红相,氧化铁黑超过100℃会逐渐变为暗红,氧化铁棕超过130℃逐渐变色为红相,铁绿超过200℃逐渐变色为暗红。上述温度可能限制了某些颜料的使用范围。但是混合氧化铁或经过包膜处理的氧化铁其耐温会明显增加。橡胶的加工温度应处于高弹态向豁流态过渡的温度范围,即80-170℃。由于混炼胶中含有硫化剂和促进剂,故加工温度的上限一般不宜超过110一115℃。而氯丁及丁睛橡胶的塑炼只需常温。
2.氧化铁颜料需满足透明度(遮盖力)要求。我们知道氧化铁颜料粒径比很多有机颜料粒径大,致其遮盖力好于多数有机颜料。通常情况下透明度是由染料-有机颜料-无机颜料呈下降趋势的。但是如果某些塑料制品有透明度要求时,需提醒配方设计者要先进行试验,还要考虑到有机与无机颜料混合使用时的比重差引起的浮色问题及某些染料或有机颜料的渗色问题。透明氧化铁就兼具氧化铁本身的高耐性和高透明性,尤其在抗UV方面的优异性能是多数着色材料无法替代的。
3.氧化铁中的金属离子如锰、锌、铜、铁及颜料中氯离子、硫离子易对PVC树脂起促进分解作用,还会加速橡胶的老化,因此在氧化铁颜料制造中需注意去除上述有害离子或在橡胶加工中加入稳定剂。