顏料在塑料中分散就是把顏料充分地分散到理想的顆粒細度,并均勻混合在塑料中。
完整的顏料分散過程通常包括三個必不可少的階段。
1.潤濕 顏料與空氣或水的分界面變為顏料與載色體界面。
2.分散 顏料顆粒在外力作用下破碎粒子附聚體與聚集體。
3.穩定 穩定已經被分散在介質中的顏料顆粒,并有效防止再次聚結。
顏料分散的重要步驟是顏料顆粒的潤濕,它分為對顏料的初始潤濕和在分散進程中的細分顆粒的持續潤濕。對塑料加工來說,初始潤濕就是樹脂載色體取代顏料表面上的空氣和水分的過程,顏料潤濕的目的是使顏料顆粒之間的凝聚力減小,如果在顏料表面不能完全被載色體(也包含潤濕劑)潤濕,那么分散設備通過熔體介質所產生的剪切應力對顏料附聚集體就起不到什么作用。顏料潤濕的難易由顏料粒子表面性質和載色體性質決定。顏料與載色體的接觸角越小,載色體的表面張力越小,潤濕越容易。
顏料分散的第二步是顏料顆粒的錫化,顏料顆粒被潤濕后在外力的作用下完成顏料微粒化的過程,將顏料粉碎細化達到理想的粒徑。目前采用機械分散的外力不外乎有壓力,沖擊力和剪切力,用以粉碎顏料的附聚體。
顏料分散的第三步是被分散后的顏料細顆粒的穩定化,細化后的顏料顆粒表面積增大,會產生再凝聚現象,將細化的顏料顆粒進一步做表面處理,降低新形成界面的表面能,以便在不可分且幾乎是同時發生的,只是為了便于討論才將它們分開論述。
顏料的初始潤濕對于顏料分散的結果有著無可替代的重要意義,通常這一過程都是經由一些看似簡單的步驟來完成的,所以非常容易被忽視。然而初始潤濕不僅僅只是對顏料顆粒表面的潤濕,而顏料顆粒的分散成敗與否恰恰是由這一步開始的,初始潤濕做不好,顏料顆粒的良好分散無從談起,究其原因是:載色體樹脂必須在顏料顆粒聚集體中的微隙間作充分的毛細滲透,由于毛細滲透作用,顏料顆粒間凝聚力降低,并在剪切力的作用下很容易被粉碎細化。因此顏料的潤濕速率和毛細滲透的程度,對于顏料顆粒總的被分散速率和質量起著決定性的作用。
無數實踐證明,大多數顏料顆粒分散不好的原因都源于初始潤濕的不理想,當這樣的情況發生后,后續無論以何種分散手段加以補救也很難達到理想的效果,此時,只有重新把顏料顆粒的潤濕重新做好,分散的問題才引刃而解。圖1明確顯示了不同的潤濕手段所帶來的分散結果的懸殊差異:同一種顏料在選用普通潤濕劑進行潤濕的前提下,無論擠出造粒一次還是六次,其終所體現的分散性都不盡如人意;而采用合適的潤濕劑進行同樣的加工,其結果就會產生質的飛躍。
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