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色素炭黑CF-100在色母料中的应用研究

       本公司自主研发设计的CF-100,是一种采用干法准原位改性制成的新型色素炭黑。可广泛应用于以PE、PP、PET、PVC等树脂为基体的色母粒中。具有优异的覆盖力、着色力和相容性,与传统色素炭黑相比,可改善色母料的加工流动性,提高色母粒的黑亮度,改善制品的外观。


CF-100具有操作简单、性价比高等特点,可直接在不同色母料中等量替代传统色素炭黑使用,其理化指标如下:

表1 CF-100理化指标

       


首先介绍一下TCB (国内某厂生产、市场普遍销售的色素炭黑)和CF-100(本公司研发改性的色素炭黑)的微观形态对比,以此判定不同色素炭黑的分散性能,色素炭黑分散的目的是使其在载体中处于一种均匀的分布状态,这种分布程度的不同,会直接影响到制品的色相、黑度和遮盖力。                 


        1、色素炭黑粒径分析

表2 不同色素炭黑粒径与分布

炭黑型号

TCB

CF-100

D10/um

1.144

1.865

D50/um

5.583

5.599

D90/um

14.00

13.17

        从炭黑粒径分布来看,两种炭黑粒径分布相近。粒径的大小决定了炭黑的分散性,从理论上讲两者具有相近分散性能。


        2、色素炭黑比表面积测定

表3 不同色素炭黑比表面积

炭黑型号

TCB

CF-100

多点BET(m2/g)

71.7892

50.4592

T图外表面积(m2/g)

74.5404

52.7847

       据文献介绍,在炭黑原生粒径差不多的条件下,比表面积越小可能越利于分散,因此从理论上来讲,CF-100具有更好的分散性能。


3、SEM电镜结果

   

        在电子显微镜放大5000倍下,整个视野中炭黑均匀分布,颗粒大小相差不大,两种炭黑分散在同一水平。


       下面对色素炭黑在PP色母粒色母粒中的应用测试结果做以下分析:

       其基础配方为:PP 100;PE蜡  4;炭黑 40;

       色母料试验工艺为:

       主要在Haake转矩流变仪中进行。加热温度:170℃,混炼时间:8min。   


        加入PP→混炼2min→加入1/2炭黑→混炼2min→加入另1/2炭黑→混炼2min→加入PE蜡→混炼2min→排料→开炼机下片→双螺杆挤出机挤出→烘干切粒


1、色母粒熔融指数

表4 熔融指数测试数据

编号

TCB

CF-100

MFR(g/10min,2.16kg,190℃)

1.702

5.670


        由表中数据可知,CF-100可明显提高熔融指数,改善色母料的加工性能。

 

 

2、色母粒黑度测试

L值越小,代表黑度越大,着色力越大。打板时色母料添加量为2%。

表5  L值数据表

        


从L值来看,两种炭黑在同一水平且六块色板的L值比较均匀,说明炭黑分散较好且具有同一水平的黑度值。


3、专用料挤出条外观及性能

   


表6 相关力学性能表


TCB

CF-100

挤出条外观

较粗糙

光滑

拉伸强度/MPa

33.32

35.82

伸长率/%

5

18

        CF-100色母粒可改善制品的挤出外观,且对制品的拉伸强度有正效应

 

 

        总结两种色素炭黑在PP黑色母料中的应用实验可以得出:

      (1)CF-100色母粒具有更好的加工流动性

      (2)从色母粒和挤出产品外观来看,CF-100色母粒的黑亮度略好

      (3)两种色母粒的黑度和炭黑分散情况同一水平

      (4)CF-100色母粒对下游产品的力学性能有正效应

 

        在市场应用方面,CF-100完全可替代TCB在PP黑色母中应用




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