Chương 6 Sổ Tay Phụ gia chất dẻo ( Additive for Plastic Handbook)

CHƯƠNG Sự thay đổi thuộc tính đặc trưng: Phẩm màu, bột màu, thuốc nhuộm, hiệu ứng đặc biệt Việc sử dụng bột màu người có từ thời kỳ Tiền sử, đến kỷ trước chất màu trở thành tảng công nghiệp hóa chất đại Tuy nhiên, phát triển công nghiệp chất dẻo mang chất màu đạt đến mức độ chưa thử nghiệm trước Nó nêu câu hỏi màu sắc làm để sản xuất chúng, dẫn đến bùng nổ việc phát triển Các khả gần vô hạn màu sắc chất dẻo – đặc biệt chất kết dính suốt polystyrene – khai sinh ngành công nghiệp hỗn hợp, mà nhà sản xuất polymer cung cấp nhiều lựa cọn màu sắc theo yêu cầu thị trường mỹ phẩm bao bì, thúc đẩy ngành công nghiệp nơi công ty chuyên phối hợp màu sắc pha trộn theo lô nhỏ, với linh hoạt tuyệt vời độ nhạy cao Hầu hết nhà tiên phong tồn (trong số hình thức), cung cấp công thức toàn giới với chất lượng sản xuất hàng loạt thích hợp, tiết kiệm thời gian xử lý chi phí lưu kho Nhờ phát triển công nghệ pha chế, chất phụ gia khác thêm vào hỗn hợp, màu sắc chúng phát triển để đáp ứng tính kỹ thuật khác Bên cạnh thuốc nhuộm hòa tan (được sử dụng mức độ nhỏ sản phẩm suốt huỳnh quang, để tạo hấp thụ phản chiếu bên trong), chất màu khác sử dụng sản xuất nhựa thuốc nhuộm màu hữu vô không hòa tan Ban đầu chúng trộn vào nhựa máy xử lý( thường sử dụng trang thiết bị nhất) điều quan trọng chúng phân tán cách chất nền, điều có lẽ lý lẽ mạnh mẽ ủng hộ pha trộn riêng biệt Nói chung chất màu vô có độ ổn định với ánh sang nhiệt độ tốt, chất màu hữu đáp ứng yêu cầu màu sắc khắt khe Cân nhắc độc tính môi trường Điều chỉnh việc sử dụng chất màu chất dẻo tiếp xúc với thực phẩm (như trình đóng gói, gia công thực phẩm thiết bị chế biến, dụng cụ nhà bếp, bề mặt làm việc), hầu có luật riêng họ dựa nội dung thực tế phép thành phần cụ thể mức tối đa cho phép Một số nước quan tâm tới ảnh hưởng kim loại nặng tới môi trường (thông qua rác thải nhựa) Điều tạo xu hướng tránh xa chất màu đặc biệt làm từ Cadmium tìm kiếm chất khác có hiệu tương đương Bảng 6.1 Tổng quan: Bột màu, thuốc nhuộm, hiệu ứng đặc biệt: Chức Thuộc tính bị ảnh hưởng Vật liệu, đặc điểm Nhược điểm Những phát triển Chất màu gây màu cách hấp thụ phần quang phổ phản xạ lại phần khác (sắc tố rắn, thuốc nhuộm) cách truyền bước song (màu suốt); hiệu ứng kết hợp với cấu trúc đa lớp, sử dụng nhiễu xạ để đạt hiệu ứng Màu sắc, hình dạng bề ngoài, số sắc tố có tác dụng chắn tia UV Hữu cơ; vô cơ: lấp lánh nhiều màu ; kim loại: hiệu ứng đặc biệt Có thể làm ô nhiễm vật liệu/thiết bị khác trừ lưu giữ riêng biệt sử dụng dạng bụi/không gây ô nhiếm; Có thể phân ly hỗn hợp không xác; độ ổn định nhiệt chế biến nhiệt độ cao; thay kim lại nặng với sắc tố thực so sánh Hình thức sử dụng/tổng hợp dễ dàng hơn; màu sắc cô đặc, màu sắc lỏng; nâng cao độ phân tán, độ ổn định nhiệt tốt hơn; thay kim loại nặng; giới thiệu hóa chất 6.1 Các loại sắc tố chất tạo màu Các sắc tố thường sử dụng dạng bột khô với trọng lượng giá trị trộn lẫn (bulking value) cụ thể khác Cần phải cẩn trọng việc xử lý không đơn giản chi phí sắc tố mà gây nguy hiểm bụi Để an toàn, công thức không bụi nguyên tắc chung, với nhiều ưu tiên khác, nhiều người chế biến định rõ ràng màu sắc vấn đề, thích mua nguyên liệu có màu sẵn 6.1.1 Hỗn hợp oxide kim loại Những sắc tố khoáng chất tổng hợp Các màu sắc mong muốn đạt chọn oxide kim loại cụ thể dựa kim loại Cr, Ni, Sb, Ti, Mn, Co, Al, Zn, Fe, Cu 6.1.2 Thuốc nhuộm Đây màu sắc suốt ánh sáng Hầu hết có độ bền ánh sáng tương đối nhiệt độ ổn định giới hạn chúng có xu hướng giữ lại màu sắc tốt so với hệ thống sắc tố vì, với tất chất màu, lớp bề mặt bị ảnh hưởng bở điều kiện bên ánh sáng, thuốc nhuộm bị mờ dần bề mặt, suốt chúng mang lại chiều sâu màu sắc thực không bị ảnh hưởng tác động bề mặt Thuốc nhuộm đối tượng chuyển vị màu, đối tượng pháp chế sản phẩm quan trọng chẳng hạn có tiếp xúc với thực phẩm đồ chơi Sự lựa chọ sắc tố thuốc nhuộm phụ thuộc vào khả tương thích chất nhựa yêu cầu độ hòa tan Các yếu tố khác ảnh hưởng đến lựa chọn bao gồm độ ổn định màu sắc sử dụng, đặc biệt tiếp xúc với ánh sáng, không khí độ ẩm, lúc chế biến Một số nhựa nhiệt dẻo, loại kỹ thuật, đòi hỏi nhiệt độ cao cho khuôn đùn, đổi màu hệ thống sắc tố để hoàn toàn thỏa mãn với vật liệu khác nhiệt độ xử lý thấp Một số yếu tố quan trọng khác độ bền/độ sâu màu sắc, tính dẫn điện khả chống di chuyển màu 6.1.3 Các màu lỏng Một hình thức thứ ba mà đó, màu cung cấp dạng lỏng sử dụng đơn vị đo xác gắn máy chế biến phương pháp nhuộm màu trực tiếp máy, công nghệ bị ngăn cản khó khăn kỹ thuật, đặc biệt giai đoạn định lượng, độ phổ biến tăng dần trở nên rõ ràng bổ sung cho hạt màu chủ (hạt màu chủ (Masterbatches) nguyên liệu dạng hạt dùng ngành công nghiệp nhựa) cạnh tranh Hình 6.1 Các cấu trúc sắc tố vô cơ: Cấu trúc Cassiterit sắc tố vô (trên) cấu trúc Spinel (minh họa tập đoàn Ferro) Nó coi phù hợp để vận hành lâu dài, mà liều lượng kiểm soát nhiều hơn, thiết bị (như thiết bị cung cấp phụ gia phân tích trọng lượng tốc độ thấp Colortronic), cho mang lại thay đổi màu sắc xuống hàng giây Sự phát triển gần tập trung vào màu lỏng cho PET (Polyethylene Terephthalate??), để đáp ứng nhu cầu lớn từ lĩnh vực bao bì SpectraFlo Type 99 Ferro chất không suốt, bổ sung phạm vi cho màu sắc suốt, đáp ứng quy định FDA cung cấp thay đổi màu nhanh chóng tỷ lệ 1000:1 Một loại sắc tố PET màu xanh suốt từ Milliken cho có lợi dạng phân tán sắc tố lỏng khác PET, tiết kiệm chi phí dùng PET nhuộm màu trước 6.2 Phụ gia chất màu Thông thường sắc tố phân tán nhựa đơn giản cách trộn khô thiết bị đảo trộn thùng phuy Các chức hóa dẻo máy đùn máy ép phun cung cấp phương pháp tốt hợp lý để phân tán sắc tố xâm nhập nhựa vào thị trường có tính định cao mang lại yêu cầu tính đồng độ đặc sệt cao Để đạt kết tốt nhất, dù cách gì, hợp chất sắc tố cần chuẩn bị trước ép, sử dụng thiết bị chuyên dụng máy đùn kép, sắc tố phải đưa vào công thức sản phẩm cô đặc, hình thức cho phép trộn không cố với vật liệu thô dọc theo máy ép Sản phẩm cô đặc hạt nhưa phù hợp, đơn giản an toàn Chúng thường kèm dạng hạt, sắc tố đặc phân tán chất mang polymer (như PE) tương thích với chất nhựa Tỷ lệ thường 0.5-2%, phụ thuộc vào màu sắc, vật liệu chủ độ dày thành phần Những lợi có bao gồm tiết kiệm chi phí phải xử lý hơn, thay đổi màu sắc nhanh chóng, tiết kiệm với hang tồn kho thấp giảm yêu cầu lưu trữ, không gây ô nhiễm từ bụi màu không khí, sử dụng dễ dàng Màu sắc phân tán tốt đến mức việc đo lường xác trộn không cần thiết (nhưng áp suất nghịch quay tốt khuyến nghị), ảnh hưởng xấu đến tính chất vật lý vật liệu chủ Một loại điển hình bao gồm khoảng 400 màu sắc, với số lượng đặt hang tối thiểu 25 kg, số nhà cung cấp cung cấp đến kg vào khoản phụ phí Việc phối màu thực được, thường lượng tối thiểu 50 kg Có khoảng 200 nhà sản xuất hạt nhựa màu, đầu Cabot, Schulmann, Ampacet Ferro Cho dù màu sắc thêm vào người trộn có chuyên môn xử lý kỹ thuật tốt, chất lượng phụ thuộc vào phân tán kết hợp Các sắc tố phân tán thấm ướt phần tử với nhựa, nên hình dạng kích thước phần tử thành quan trọng, thuộc tính lưu biến chất nhựa Ngoài màu sắc trung thực, độ phân tán tốt đóng vai trò việc trì tính chất vật lý hợp chất, sắc tố trộn không phù hợp chí làm hỏng thiết bị chế biến Sự phân tán sắc tố quan trọng chất khó khăn thúc đẩy chất phụ gia phân tán đặc biệt Các sắc tố nói chung mạnh mẽ, trộn kỹ gây vấn đề nghiêm trọng việc trộn không đầy đủ Tính ổn định sắc tố yếu tố quan trọng Nhiều sắc tố bị hư hỏng tiếp xúc với nhiệt độ cao, nơi chất nhựa dẻo kỹ thuật, sắc tố có tính ổn định nhiệt cao cần thiết, để chịu nhiệt độ xử lý cao Nói chung, hạt sắc tố lớn, TiO2, dễ dàng xử lý hơn, Carbon đen, chất chúng, đòi hỏi xử lý đặc biệt (và thường pha trộn đơn vị chuyên dụng bịt kín) Sắc tố hữu có dạng hạt lớn, chúng có xu hướng sáng mịn, mang theo điện tích, tất làm chúng khó phân tán Sắc tố hạt nhỏ cung cấp màu đặc chất nhựa lực hấp dẫn đặc trưng chúng mang đến vấn đề đo cân Trình tự pha trộn việc sử dụng chất trợ phân tán quan trọng 6.3 Sự thay Cadmium Có lẽ thách thức việc phát triển sắc tố 10 năm qua vấn đề hệ sinh thái dẫn tơi việc thay kim loại nặng, thật đáng sợ, thấm từ bãi chôn lấp môi trường Chì loại bỏ sở độc tính, Châu Âu, số nước cấm việc sử dụng sắc tố chứa Cadmium Các nghiên cứu (do EU thực hiện) kết luận sắc tố chứa Cadmium không gây mối đe dọa lướn tới sức khỏe người môi trường Một báo cáo sâu rộng cadmium cadmium oxide mong đợi Về mặt kỹ thuật, không dễ dàng tạo thay xác (đặc biệt mức chi phí) Một vấn đề quan trọng tạo màu vàng hiệu dùng Cadmium Về kinh tế có vấn đề Khảo sát Hiệp hội Cadmium cho chi phí tăng lên 2-5 lần, 50% thấy suất giảm 10-25% chuyển tới sắc tố phi cadmium, đặc biệt với polyofefin Sắc tố hữu mang đến điểm mạnh điểm yếu riêng chúng chuyển sang thị trường mà trước bị nắm giữ Cadmium chì Nói chung chúng có màu sắc tuyệt vời có độ ổn định thấp tăng chi phí xây dựng công thức Các sắc tố đươc thiết kế hỗn hợp chất hữu vô cơ, sử dụng tính hai để điều chỉnh cho ứng dụng cụ thể, hỗn hợp giữ lại thuộc tính yếu từ thành phần cá nhân Sự cần thiết phải thay kim loại nặng kích thích đời ngành hóa học Một phát triển quan trọng Rhone-Poulenc sắc tố vô dựa lưu huỳnh, có cấu trúc tinh thể pha tạp với nguyên tố kim loại (như đất hiếm) Độ mạnh màu sắc báo cáo thấp 30-35% so với cadmium đặc tính độ đục phân tán so sánh Nồng độ màu từ 30-50% thấp cadmium nhiên hệ số mờ đục độ phân tán đặc trưng so sánh Tất chúng đặc trưng ổn định nhiệt vượt trội ( lên đến 250C), chống lại thời tiết tia UV tốt Ciba nghiên cứu loạt chất màu vàng dựa bismus vanadate( BVA), kiểm tra lại lên đến 300C Loại chất màu đươc biết nhờ bền màu lâu dài nó, nhiên đẳng ổn định thời điểm chưa đủ liên quan đến cadmium vàng.Chất nhuộm màu vàng BVA sử dụng chủ yếu poly olefin bán tinh thể( HDPE) từ chúng không cho thấy tượng cong vênh Một chất cadmium vàng khác thay thế, cromat, HRP- chất màu thông minh xung quanh tốt cho nhiệt ổn định ánh sáng, dùng PVC, poly olefin, styren, sợi poly propylen Clariant thêm 50 màu vào loạt phổ biến cadmium tự nó, đánh dấu tổng cộng 180 màu Những hiệu ứng đặc biệt mở rộng để bao gồm gỗ, ánh kim, tăng viền Colloids thêm 15 màng lớp màu nhuộm dể có 35 màu đáp ứng hạn chế kim loại nặng EC Directive Waste Packaging, 94/62/EC, Article 11 Bảng 6.2 Sự thay cho chất màu nhuộm cadmium Sản phẩm Vàng Cam Màu be Cam Đỏ Xanh dương Xanh Xám Độ phân bố chất màu (%) Nhiệt độ ổn định cao Chứa chất màu cadmiun Nhiệt độ ổn định Ánh sáng ổn định 55-60 40 60 55 65 65 60 40-45 50-55 35 55-60 40 60 45 60 50-65 Có Không Có Không Có Không Có Không Có Không Có Không Có Không Có Không Có Không Có Không Có Không Có Không Có Không Có Không Có Không Có Không 300 260- 270 300 300 300 260 300 270 300 270 280 280 280 270 300 300 7-8 6-7 7-8 7-8 7-8 7-8 7-8 7-8 7-8 7-8 7-8 7-8 6.4 Chất màu cho hiệu ứng đặc biệt Một công nghệ nhuộm màu mới( có liên quan rộng đến công nghệ tán xạ ánh sáng) đưa phạm vi rộng hiệu ứng đặc biệt 6.4.1 Chất màu nhôm Những hiệu ứng đưa ra, ví dụ tính ánh kim kim loại, tia sáng, hiệu ứng sáng lấp lánh Những chất màu kết lại hoàn toàn nhờ chuyển polyme, cho phép chúng dễ dàng từ từ phân tán Lượng sử dụng thể tích tiêu chuẩn đơn vị phân tích trọng lượng, với xu hướng gây ô nhiễm Một lượng kim loại cho phép thấp 0.1-3% cho việc đúc vật phẩm lên đến 5% cho màng cung cấp độ mờ đục tốt Trong kỹ thuật nhựa với lượng chất nhuộm từ 1-5% cung cấp 5-15% giảm nồng độ, để cân đối sử dụng cấp cao Nhựa tạo màu với nhôm tái chế, cải thiện bề nhựa nhiệt dẻo tái chế thêm sắc tố nhôm Chất nhuộm màu kim loại, đặc biệt cho công nghệ lắp ráp ô tô giảm xóc, cánh cửa, phanh, nút ấn, trục trung tâm, bảng điều khiển cánh phát triển hướng tới Clariant Masterbatches Division Công ty tuyên bố loạt chất nhuộm màu cho bao bì HDPE với lớp nhôm bao phủ bên ngoài, cho độ phản xạ cao, cờ rôm tính ánh kim 6.4.2 Sự ánh màu Những chất màu dựa tiểu cầu mỏng nhựa mica sưốt, phủ bên titan đioxit sắt oxit, sản xuất mô hình can thiệp TiO phủ chất nhuộm mica có kích thước hạt 2-10 µ, tăng tính ánh kim, độ trắng độ bao phủ, có nhiều hiệu ứng sáng bạc Hiệu ứng hai tông màu thu lại nhờ hấp thụ trực tiếp chất màu lắng xuống chất màu can thiệp TiO phủ mica Một hiệu ứng đóng băng thu nhờ kết hợp chất màu sáng với TiO siêu mịn có kích thước hạt 20, so với kích thước thường 200 µ, lớp tiểu cầu mica Những chất màu (từ Kemira pigments) phản chiếu màu khác theo góc nhìn Lớp hấp thụ mạnh xạ tia UV phần quang phổ thể nhiều lượng tán xạ màu xanh Màu TekPearLite tập trung đưa vào hiệu ứng ánh màu: bao gồm lớp FDA xử lý cho mỹ phẩm, đồ chơi đóng gói thực phẩm Màu sắc hiệu ứng màu phát triển Hanna’s subsdiary Vitor Interational Chúng bao gồm hạt màu nhuộm phân bố lớn (Hi- Strength) giảm giá thành sáng chế xem đặc biệt thích hợp cho đóng gói yêu cầu độ mờ đục cao Đây dải chất nhuộm hiệu ứng ngọc trai mờ ( Trans- Pearl) bao gồm hiệu ứng nhiệt crom, đá hoa, ánh kim, cánh ánh sáng, ảnh màu, đánh dấu lazer, đóng băng, kim loại hiệu ứng đốm 6.4.3 Chất màu giao thoa ánh sáng Gần đây, phát triển chất nhuộm gọi ‘flip-flop’đã tới giai đoạn xa hơn, cho màu khác dẫn theo góc quan sát bề mặt Hiệu ứng này( sử dụng tương tự tượng cánh loài bướm hay vỏ loài bọ cánh cứng) khai thác chủ yếu bao phủ ô tô, thân xe thay đổi màu sắc đến qua Việc đáng kể công nghệ thực BASF Một polyme silicon lạ bao gồm tinh thể bột lỏng kim loại phát triển Wacker Chemie cho công nghệ tương tự Những Helicon tái sản xuất tất đổi màu mà không cần quang phổ, cung cấp thay đổi màu sắc thay đổi góc nhìn Cho đến nay, màu sắc óng ánh thay đổi góc khác chất khác phát triển Chỉ dành cho lớp- đồng- đỏ, vàng, xanh xanh dương- tái sản xuất tất đổi màu mà không cần quang phổ 6.4.4 Huỳnh quang Huỳnh quang phát triển năm gần đây,với chất màu sáng hệ thống thuốc nhuộm, cho khả thú vị, đặc biệt hiển thị truyền thông Sự phát quang phân bố lượng mặt trời dựa acrylic(PMMA) poly cacbonat( PC) chứa thuốc nhuộm huỳnh quang mà tập hợp theo ánh sáng ban ngày dùng với pin quang điện, đưa để tăng khả in ấn Một vài hệ thống đặc trưng dải BASF’s lumogen F thuốc nhuộm huỳnh quang, chống lại tia UV khoảng năm, Hanna đưa dải đầy đủ chuyển đổi màu huỳnh quang suốt cho màu sáng nhẹ để dát mỏng bề mặt suốt, phân tán ánh sáng màu đậm đến viền, cho hiệu ứng ánh sáng mặt, sử dụng với GP styren, acrylic PC 6.4.5 Chất màu chứa sắc tố nhiệt chất màu thay đổi theo ánh sáng Đây hệ thống hệ thống tinh thể chất lỏng gói gọn, cho phép thay đổi màu sắc xác nhiệt độ riêng, phơi sáng Đây tầm quan trọng riêng việc đóng gói thực phẩm dược phẩm, đưa thị lưu trữ trình nấu ăn Chất màu thay đổi theo ánh sáng đổi từ không màu sang màu sáng để ánh tia tử ngoại(vd mặt trời) trở lại không phát xạ Chúng chất hữu cơ, với màu sắc tuyệt vời dải rộng lớn polyme, trộn với hình thái quang phổ màu trộn với màu nhuộm thông thường Những ứng dụng nông nghiệpcó tầm quan trọng đặc trưng, sử dụng ‘polytunnels’ bảo vệ khỏi tác động nhiều tia cực tím tia phát xạ đỏ Các ứng dụng khác bao gồm kính chống nắng, thiết bị bảo vệ, nắp hàn, vài sản phẩm khác Chất màu chứa sắc tố nhiệt thay đổi màu sắc tùy nhiệt độ, hợp chất hạt màu nhuộm cho việc đưa vật liệu vào khuôn thổi hay ép phun Những chất màu tuân theo quy tắc kết nối thực phẩm FDA sử dụng cho sản phẩm lạ yêu cầu thị cảnh báo, ví dụ bình sữa trẻ nhỏ, nhiệt kế, ấm nước Những thay đổi màu sắc xanh sang vàng, đỏ tươi sang xanh dương, có màu sang không màu Những dải đặc trưng bao gồm chất màu hữu Hana Victor’s Chemeleon tập trung vào poly olefin styren, với thay đổi màu sắc hoạt động dải 10 độ C từ 25- 58º C, dải từ Sibner Hegner, thay đổi từ có màu sang không màu 5-15 ºC 65-75 ºC Một phá vỡ phân tán tượng phát sáng quang hóa tuyên bố Ampacet, với khởi đầu khối tên Lumi Dựa quan niệm vượt qua hầu hết giới hạn ngăn chặn việc sử dụng diện rộng hệ thống phát sáng dựa vào nguyên tố phóng xạ, chúng phá hủy tượng trễ tốt( chúng nạp nạp lại nhiều lần mà không khả phát lại ánh sáng) giữ lại phát quang chúng vài không cần để nguồn sáng Chúng có độ bền nhiệt cao ( chống lại nhiệt độ 300C) chịu đựng tốt hóa chất, hầu hết lợi ích có ý nghĩa chúng không độc không phát phóng xạ, mở cách cho ứng dụng khả thi Một thay đổi màu sắc gây ánh sáng nguồn nhiệt giới thiệu Polycolour Plastics, với hệ thống Dual Colour Công nghệ chất màu lân quang kéo dài( hoạt động nhờ nguồn sáng nhỏ sau lớn dần sau 20-30 phút) giới thiệu Hanna Color( FX Nite Brite), với hệ thống đánh dấu laze độc quyền, chứng minh tuyệt vời ứng dụng biển cảnh báo chốt phát sáng ô tô Một loạt sáng tạo hợp chất màu phát bóng tối (‘glow-in-the-dark) giới thiệu RTP, yêu cầu người thiết kế dải rộng màu phấn( màu đào, hồng , xanh dương, màu kem màu xanh lá), cho ứng dụng ví dụ sáng lại 6.4.5.1 Bảo vệ nhiệt thông minh cho thực phẩm Điều đưa nhờ hệ thống chất màu phát triển Sachtleben Chemie, Đức Nó hợp phim nhựa đóng gói thực phẩm, để kiểm soát nhiệt độ sản phẩm nhạy cảm với nhiệt Ánh sáng nhìn thấy đưa nhiệt thoát không bị cản trở từ bao bì Sản phẩm cho dự án sáng tạo bảo trợ tổ chức y tế giới, mục đích kéo dài việc bảo quản nguyên liệu nấu ăn nước phát triển, giảm nhẹ tác động thảm họa 6.4.5.2 Thuốc nhuộm có tính tốt cho chế tạo đĩa CD Điều đưa CMR Technology, Connecticut, USA, bao gồm 1000 bột thuốc nhuộm pha trộn, trộn lẫn bột thuốc nhuộm chất ổn định ( yêu cầu đơn dung môi, tiết kiệm thời gia tiền bạc) CMR tuyên bố nguồn thuốc nhuộm độc lập giới cho CD-R DVD-R công nghệ xử lý thuốc nhuộm 6.4.5.3 Nguồn nhiệt mặt trời Epilin Heat Shield 900 loại chất nhuộm hấp thụ phóng xạ tia hồng ngoại cho phép truyền qua ánh sáng nhìn thấy, ngăn chặn lượng nguyên tử Nó sử dụng poly cacbonat cho phận ánh sáng truyền vào đuôi xe ô tô, đánh bóng khác thêm màng polyme cho cửa sổ màng nhà kính 6.5 Đánh dấu laze Yêu cầu đánh dấu laze, đó, phù hợp với màu sắc, tăng nhanh đóng gói sản phẩm công nghệ Đến gần đây, khó để cung cấp đánh dấu laze hiệu nhựa( ví dụ ngày/ loạt code mặt hàng đóng gói) phát triển cho hệ thống chất màu thích hợp cung cấp vật liệu cho đánh dấu tương phản rõ ràng nhiều loại nhựa, màu Hiệu ứng tạo phản ứng chất màu khuôn polyme không thuận nghịch Những chất màu dễ hợp đến tính toán có, không ảnh hưởng lớn đến thuộc tính vật liệu, từ phản ứng với cường độ nhỏ tương đối khu vực gắn kết với bề mặt vật thể khuôn Nhựa suốt có màu tự nhiên đánh dấu từ lúc sáng đến bóng tối mà không cần tốn việc làm suốt: vật liệu màu sáng đánh dấu đánh dấu với màu đen xám sắc nét đến màu đen màu tương phản từ đen đến trắng ứng dụng cho lớp màu tối đen Những chất màu phát triển cho CO2 Nd: hệ thống laze YAG Sự phân bố chất màu thấp (từ khoảng 0.1%) cung cấp đánh dấu tối màu độ phân bố cao (hơn 1.5%) cho dánh dấu sáng Các mục đánh dấu lên đến 6000/ phút (xung CO 2) lên đến 2000 mm s-1 (Nd:YAG) Một hệ thống chất màu mà phản ứng với chùm tia laze nó, độc lập khuôn polyme, phát triển Merck, thêm vào dải chất màu đánh dấu laze thông thường có, dựa mica bao phủ oxit kim loại selen sắt Một thuốc nhuộm không màu hấp thụ lượng, tác hợp với vật liệu nhựa, in vẽ bề mặt, công nghệ hành laze khác lạ, tạo khớp nối không nhìn mắt thường Cho đến ngày nay, thực tế thông thường giới thiệu cho chất hấp thụ mờ đục( thường cacbon kỹ thuật) để hoạt động chất mà nhiệt chùm tia laze để cung cấp cho việc hàn Hệ thống mới, phát triển kết hợp ngiên cứu hàn Anh, TWI, phòng cải tiến vật liệu xử lý, cho phép hai nhựa suốt tương tự tham gia,và không nhìn thấy đường hàn Chất nhuộm Filtron, từ Gentex, ứng dụng vẽ in, pha trộn chèn màng 6.6 Các tác nhân phân tán chất màu Mặc dù đáng ao ước, vấn đề chất màu hữu lộ vấn đề chúng kháng lại nhiều dẫn đến phá vỡ phân tán, với độ bền nhiệt giới hạn tương tác với khuôn Không có tác nhân đơn phân tán làm tốt điều Sáp poly etylen poly propylen dung để dẫn cho chất màu, nhiên khó đảm bảo hoàn toàn tránh chất kết tụ Dải AlliedSignak’s Aclyn tác nhân phân tán màu ion thấp phân tử tuyên bố để cải thiện phân chia ướt phân phối, thêm vào phá vỡ chất đông tụ bột màu đến chút một, ngăn chặn kết tụ lại nhờ ướt bao quanh bề mặt chất màu Nhiều màu cường độ lớn thu với chất chất màu phân bố tương tự, nhiệt ổn định lên đến 200ºC cho phép tải chất màu cao hơn( đến 70% cho chất màu hữu cơ) Một chất phân tán phát triển Huls( Vestowax P930) tuyên bố cung cấp màu cường độ tăng lên đưa vào khuôn đẩy ra, cho phép giảm phân bố chất màu sử dụng 6.7 Các hệ thống đa chức Ngoài có xu hướng hệ thống bột màu đa chức năng, chẳng hạn chất cô đặc CombiPatch từ Spectrum đỏ, mà kết hợp màu sắc phụ gia chức Chúng sử dụng từ PE với PET bao gồm chống khối, chất chống tĩnh điện, điều chỉnh lưu lượng, chất cấu tạo hạt nhân, chất ổn định UV Một gói chất phụ gia màu từ Morton (Injecta Color) bao gồm chất bôi trơn chất ổn định nhiệt, cho giảm thời gian chu kỳ mà không làm hư hỏng màu sắc cong vênh 6.8 Chất nhuộm cho nhựa kỷ thuật Việc tăng sử dụng nhựa kỹ thuật cho 'các ứng dụng thực tế, chẳng hạn thiết bị nhà ở, đưa nhu cầu màu sắc tốt mà giữ nguyên ổn định mức nhiệt độ xử lý cao Yellow chromophtal GTAD (Ciba) vật liệu bazo anthraquinone (C14H8O2) phân tán loại nhựa sợi polyolefin (màng co POF) Không giống chất màu cổ điển, kết tinh trở lại tới nhiệt độ môi trường cung cấp nhiệt độ cao ổn định (lên đến 280°C) Các chất nhuộm suốt không bị cong vênh Một dãy gói gọn phân tán kim loại nặng tự chất nhuộm đơn phù hợp với màu sắc tùy thích thêm vào điểm trình đa hợp, phát triển Holland Colors tên Engineering Holcobatch, yêu cầu để cải thiện tính chất đổ đầy nhựa Vật liệu màu vàng hữu cơ, Bayplast Yellow G Y-5680 (Bayer), thể đường cong quang phổ đặc biệt với nhiệt độ ổn định độ bền cao Nó sử dụng với hầu hết nhựa nhiệt dẻo, bao gồm poly bô nát nylon (xử lý nhiệt độ lên đến 320°C tìm thấy) Cerdec's Cr2 titanate yellow đề nghị cho nhựa kỹ thuật, sức nóng mức trung bình ổn định Một sắc thái màu xanh bột màu azo đỏ lạ, Engeltone 1115 (Eng elhard), thay cho chất hữu hiệu suất cao, tuân theo giới hạn FDA cho hợp đồng thực phẩm so sánh nhiệt độ ổn định với nhiều sáng màu đỏ hiệu suất cao, DPPs (lên đến 300 ° C ABS) - mà thay thế, lên đến 50% lưu giữ 6.9 Tác dụng bột màu kích thước Một tác dụng phụ việc thay bột màu vô có chứa kim loại nặng cần thiết chấp nhận giải pháp thay hữu mà không thiết cung cấp giống tiêu chuẩn thực Bột màu màu xanh phtaloxyanin (Phthalocyanine hợp chất Có nhược điểm giá trị là, xanh màu nhạt sắc tố Các màu nhạt thể phép đo CIE b- giá trị tiêu chuẩn màu xám hợp chất linh hoạt, so sánh với b- giá trị tiêu chuẩn TiO2 hệ thống Màu nhạt hàm kích thước hạt bột màu Bột màu TiO2 với kích thước hạt trung bình gần 0.2 micromet phổ biến màu xanh nhạt đẻ dày phần so với bột màu có kích thước hạt lớn hơn, kích thước hạt lớn cho màu trung bình màu vàng nhạt Nhưng phần mỏng, độ mờ đục xuất màu sắc phát sinh từ ánh sáng truyền qua, ảnh hưởng kích thước hạt đảo ngược: cho ánh sáng truyền qua xanh hơn, kích thước hạt lớn hơn, trình bình sản phẩm màu vàng nhạt lựa chọn Khi kết hợp màu sắc thành hợp chất màu, thường cần thiết để sử dụng TiO2 với màu nhạt xác- hiệu chỉnh nhỏ, khác thức cách điều chỉnh hệ thống pha 7.1.1.4 Thuốc màu Titanium dioxide (TiO2) tinh khiết phân tán tất bước sóng ánh sáng nhìn thấy, dó có màu trắng sáng nhựa suốt Màu bột màu chất phụ thuộc vào độ tinh khiết nó, có tiềm cho sản xuất sản phẩm có màu trắng sáng 7.1.2 Zinc sulphide Kẽm sunphit (ZnS) lựa chọn tốt cho bột màu TiO2, nơi có vấn đề kĩ thuật Sắc tố có nồng độ khác bari sunfat, tiêu biểu độ sáng cao ổn định ánh sáng tốt Bột màu ZnS hấp thụ xạ UV so với bột màu TiO2 Vì chúng có dải sáng rộng hơn, cho hiệu cao làm tăng độ sáng quang hoc: chất phụ gia huỳnh quang giữ tính chung chúng, phát ánh trắng sáng, photoinitiators sơn UV giữ hiệu với bột màu ZnS Cường độ màu sắc phụ thuộc vào hàm lượng ZnS Nhóm micronized dễ phân tán đồng thành phần nhựa Hạt có kích thước 0.3μm ( coi tối ưu cho chất màu trắng tinh khiết ) Vì có độ cứng Mohs thấp, bột màu ZnS không bám khuôn không gây ảnh hưởng đến độ bền học chất dẻo gia cố sợi (đối lập với độ mài mòn bột màu TiO2) ứng dụng chúng hợp chất nhựa nhiệt rắn, nhựa nhiệt rắn, nhiệt dẻo gia cố sợi thủy tinh polyolefin Bảng 7.3 So sánh độ cứng số sắc tố Kim cương Corundum Topaz Đá thạch anh Silicat Photphat Fluorspar Đá vôi Muối đá Talc Độ cứng Mohs Bột màu 10 TiO2 (rutile) TiO2 (anatase) BaSO4, ZnS So với rutile TiO2, ZnS cho sắc tố trắng nhựa không mài mòn, không hoạt động xúc tác, chất bôi trơn khô Chúng làm giảm ma sát, phân hủy polymer, bảo vệ thiết bị gia công Loại bề mặt ko che phủ xử lí bề mặt (HDS) có sẵn để cải thiện tán sắc Nhóm micronized dễ dàng phân tán thích hợp cho nghiền nhỏ Độ hấp thụ dầu ( từ 13-20 cho TiO2) cho phép tải lượng cao trì trạng thải chảy cải thiện đặc tính hỗn hợp bột màu nhão Đặc tính chất điện môi làm cho bột màu đặc biệt phù hợp ứng dụng điện cách điện Bảng 7.4 So sánh ZnS TiO2 cho nhiệt rắn gia cường sợi thủy tinh Thành phần Polyamide 66 30% glass Polycarbonate 10% glass Polypropylene 30% glass Polystyrene 20% glass SAN 20% glass Nồng độ (%) 0.05 0.50 1.00 2.00 0.05 0.50 1.00 2.00 0.05 0.50 1.00 2.00 0.05 0.50 1.00 2.00 0.05 0.50 1.00 2.00 Giá trị ban đầu % Độ bền kéo TiO2 ZnS 89 86 84 86 83 82 81 87 83 96 83 95 83 92 81 91 94 100 89 100 86 100 85 100 98 85 98 87 99 93 100 100 95 100 92 100 91 100 89 100 Tác động izod TiO2 ZnS 72 100 60 100 60 100 60 100 73 90 73 90 73 77 63 73 92 68 83 68 83 68 67 65 84 69 100 73 100 76 100 78 60 82 56 87 55 75 50 70 Tác động gardner TiO2 ZnS 68 100 69 100 59 100 56 100 100 100 100 100 100 100 100 100 96 100 100 100 100 100 100 100 85 85 100 87 100 90 100 93 100 92 100 95 100 100 100 100 Đặc trưng bột màu ZnS yêu câu kết dính thấp, đặc tính chảy tốt, độ keo tụ, ngăn chặn đc dịch chuyển Nó có tính chống ăn mòn tốt so sánh với bột màu ZnSO4 Trong vài trường hợp, tuổi thọ đồ bền kéo dược cải thiện Tính chịu thời tiết tốt polyamit hợp chất melamin, bị hạn chế hầu hết chất dẻo Thay phần chất mà TiO2 với lượng gấp đôi ZnS không làm giảm độ sáng, độ tán sắc sắc tố, hay số nóng chảy masterbatch, giảm ma sát, mài mòn tăng tính ổn định nhiệt Nó hoạt động chất trợ gia, đặc biệt tuyến tính tron LDPE Chất màu đc cho phép mục đích, di chuyển tron kim loại nặng liệt kê danh sách US FDA theo đăng kí ( phần 178) chúng đồng thời có hiệp định sức khỏe đức (BGA) ko có hiệp định Pháp số 176 (2/12/1959) với ngưỡng cho phép tối đa 0.2% cho axit soluble kẽm 7.1.3 Chất màu trắng khác chất độn Một số loại khoáng sản hạt khtiác cho sắc trắng tốt dễ phân tán đc sử dụng chất độn vào TiO2, làm giảm giá thành sản phẩm 7.1.3.1 aluminium silicates (Al2O3.2SiO2.2H2O) Hạt mịn (kaolin-cao lanh)cos bề mặt đặc thù riêng biệt, hàm lượng grit thấp dễ phân tán nhựa, làm tăng độ cứng tính đàn hồi vật liệu Nói chung tính chất học so với chất độn thô Nhóm xử lí nhiệt quang cho độ trắng cao sử dụng để độn vào TiO2 bột màu có giá thành đắt đỏ Nung kaolins có tính dẫn điện tốt, chịu nén thấp, hấp thụ nước kém, để sử dụng sản xuất cap 7.1.3.2 Barium sulphate (BaSO4) Kết tủa BaSO4 chất độn trơ, bề môi trường axit kiềm, tính kháng thời tiết tốt Nó không hấp thụ phạm vi ánh sáng từ ánh sáng tím đến tia hồng ngoại không làm suy yếu độ sáng màu bột màu Kích thước hạt từ 0.7μm0.3μm Phân tán thiếu git cao: độ cứng tính cứng chất dẻo cải thiện mà không ảnh hưởng towischaats lượng bề mặt (Đặc biệt bóng sáng màu ) Nó sử dụng để làm tăng tỷ trọng độ đục tia X, đặc biệt với đồ chơi y học, cải thiện độ cách âm Lớp đặc biệt làm tăng độ tán xạ ánh sáng mà không hấp thụ chất bán đục lampshades, PC PMMA, màng PVC Lớp siêu mịn (< 0.2μm) phát triển tác nhân hạt nhân cho kết tinh nhựa nhiệt rắn Bari sunphat thiên nhiên (barytes) trơ cho phép tải cao: lớp hạt mịn ưa chuộng để làm tăng tỷ trọng hợp chất chất dẻo, hạt thô tốt cho ứng dụng âm thanh, đặc biệt di động Làm fixe micro chất bột vô màu trắng cho chất dẻo lớp phủ, bao gồm barium sulphate Chúng không tan nước, dung môi hữu axit/kiềm sản xuất từ barytes, tách tạp chất, đạt độ cao xác định kích thước hạt Công nghệ sản xuất TiO2 sử dụng để hoàn thiện Các hạt tốt bột màu TiO2 (barrytes 4μm, sợi tổng hợp barium sulphate 3μm, blanc fixe micro 0.7μm, TiO2 0.3μm) Trong việc sử dụng thay cho chất kết dính thấp, phân tán, thực mịn, hàm lượng kết tụ thấp, có độ bóng cao (trong chất phủ ) Nó hoạt động chất đêm màu trắng bột mà khác, có khả làm giảm TiO2 xuống 5-15%, giảm giá thành bột màu, tăng hàm lượng chất rắn Giá thành có thê giảm khoảng 5% mà giữ nguyên đặc tính 7.1.3.3 Calcium silicate Như kim, không độc hại calcium silicate (wollastonite) sử dụng để gia cường nhựa nhiệt dẻo nhiệt rắn ( nhựa thông ) Các lớp khác nhau, có lớp phủ bề mặt hữu cơ, có sẵn wollastonite quan tâm chất phụ gia cường mong đợi ứng dụng rộng rãi tương lai 7.1.3.4 Magnesium silicate Rất tinh khiết, tiểu cầu magie silicat đc sử dụng để tăng cường tạo mầm tinh thể nhựa nhiệt dẻo, đặc biệt polypropylene polyamide Nó sử dụng nhiều chất phụ gia, tăng tính cứng ổn định dismensional Bảng 7.5 Tính chất bột màu trắng chật phụ gia Loại Biến đổi bề mặt Giảm màu tương đối a pH Tỷ trọng Tính chịu thời tiết TiO2 Rutile chloride Al2O3.SiO2 org 102 4.0 Very good Rutile Al2O3.SiO2 org 90 4.0 Good Rutile Al2O3.SiO2 90 4.0 G Rutile Al2O3 org 102 4.1 Moderate Anatase Al2O3 org 87 3.9 Fair Anatase 85 3.9 F ZnS Micronized org 62 4.0 Fb ZnS normal D: org 55 6-7 4.0 Fb 60% D: org 37 4.2 Fb 30% Org 24 4.3 Fb Micronized 30% D: org 22 4.3 Fb BaSO4 1.0μm-3.0μm 4.4 VG Micronized Org 4.4 VG Vật liệu khác Barytes 7-10 4.0-4.3 VG Kaolin 2.6 VG Talc 2.8 VG Wollastonide 10 2.9 G a Theo PVC theo tiêu chuẩn DIN 53775 với 0.025% cacbon đen 3% bột màu b Bền màu VG VG VG VG M F Gb Gb Gb Gb Gb VG VG VG VG VG VG Phụ thuộc vào hệ thống: tốt polyamide melamine/formaldehyde moulding compounds Nguồn: sachtleben 7.1.4 Masterbatch trắng Masterbatch trắng thường sản xuất với 50-75% chất phụ gia, cho phép xuống mức 3-4% ( màng ), 1-2% ( lớp phổ ), 3% ( thổi ép ) Bảng 7.6 Các nhóm điển hình masterbatch trắng Polymer Polystyrene Polyethylene Polypropylene Universal Polyamide Phụ gia (%) 50 Chỉ số màu Ứng dụng White 50 W6, Blue 29 70 W6, W18 75 60 60 75 70 70 50 50 60 75 W6, W15 W6, 18, B29 W6 W6, W18 W6, W18 W6, W18 W6 W6 W6, W18 W6, W18 Nồng độ sắc tố cao, dùng cho đùn ép phun Nồng độ sắc tố cao, dùng cho đung đúc Masterbatch kinh tế cho ép phun màng có chặn Thổi màng, ép phun, film Màu xanh trắng cho thối màng phun Tấm mỏng, đặc biệt phù hợp với LDPE 75 W6 60 60 W6, B29 W6 W6 Masterbatch kinh tế cho film, đúc, phun Giá thấp cho ép đùn Tấm mỏng Ép phun polypropylene Phun ống polypropylene Ép phun: phân tán tốt polyolefin, styrenics polymer kĩ thuật Ép phun: phân tán tốt polyolefin, styrenics polymer kĩ thuật Ép phun, đa chức Nồng độ sắc tố cao, đúc phun Nồng độ sắc tố cao, cho polyamide phun ép phun 7.1.5 Những phát triển Một quy trình để điều chế hạt titanium dioxide siêu mịn, theo phương diện quang học suốt giữ độ mờ đục xạ cực tím, DuPont phát triển Nó trình thủy nhiệt sử dụng amino titan oxalate tiền thân, khác với quy trình khác sản xuất hạt riêng rutile, thay hỗn hợp giai đoạn Ti02, rutil anatase Quy trình không cần giai đoạn nung bổ sung, vừa tốn tạo agglomerates, làm giảm tinh khiết hạt Ti02 Quy trình tạo ta hạt có kích thước đồng đều, nhỏ 100nm Chúng sử dụng sản xuất nhựa bao bì thực phẩm, sơn, nhiều sản phẩm chống tia cực tím Công ty giới thiệu sắc tố TiO2 với sắc quang hiệu suất lưu biến mà tỷ trọng chất phụ gia tạo màu lên đến 80% sắc tố / 20% nhựa (Ti-Pure), để đáp ứng xu hướng toàn giới chất phụ gia tạo màu ưu việt dành cho nhựa Một phát minh Ti02 cho màu sắc tươi sáng với khả che phủ đặc biệt (50, 70, 80%), giới thiệu Ampacet, tập trung vào phun sơn, nhiệt ổn định 343 ° C TST / 200 Nó phân tán thuốc nhuộm màu tốt, giảm đông cứng xây dựng, hút ẩm thấp tương thích với loạt polyolefin nhựa Làm giàu thêm 60% bột trắng mang lại hiệu lưu biến tốt hơn, độ trắng, độ phân tán tốt màng thổi, màng đúc, phun sơn, với tất cấu tử cho phép tiếp xúc vs thực phẩm Bắc Mỹ Bột trắng PE MB9 titanium dioxide cô đặc 50% LDPE, cho độ mờ đục màng lớp phủ cao hơn, đặc biệt với loại nhựa có số tan > Ampacet giới thiệu loạt điều khiển lưu biến trắng cho chất phụ gia nhuộm màu nhựa (11989 - 1) thổi đúc màng, phun sơn Những chất phụ gia tạp màu dành cho Dow's new Affinity polyolefins giới thiệu, với hệ EBS - dựa khả chống trượt /chống nghẽn tắc chất phụ gia tạp màu cho hàm lượng EVA nhựa cao Bề mặt xử lý TiO2 cho màu sắc vượt trội ổn định với khả dễ dang phân tán nồng độ cao Nó chế tạo riêng cho polyolefins dùng cho PVC Một lớp TiO2 đặc biệt cho vào chất phụ gia tạo màu dùng cho trình sản xuất màng giới thiệu tên Tioxide TR27 Để đạt chất lượng tốt điều kiện nhiệt độ làm việc cao mà cho suất cao sản xuất màng mỏng, cải tiến để giảm thiểu phát thải chất dễ bay hơi, giảm đáng kể vấn đề tích tụ đông cứng lacing Nó dễ dàng phân tán vào mạng lưới phân tử polymer mang lại hiệu tốt Ngoài ra, độ sáng, màu sắc, khả chắn sáng( độ mờ đục) vượt trội Một màu trắng từ Cabot Plaswite PE7474, giúp khắc phuch tượng lắng cặn sản xuất màng màu trắng MFI LLG (10 phút) -1 2.16 kg / 190 ° C, để dễ dàng pha loãng Nó đưa để tương thích với loạt Polyethylene pha trộn trước thêm trực tiếp vào phễu 7.2 Sắc tố đen Bảng 7.7 Sơ lược sắc tố đen Chức Các thuộc tính bị ảnh hưởng Vật liệu/ đặc điểm Nhược điểm Các phát triển Sắc tố đen hấp thụ tốt ánh sáng Màu sắc; carbon đen có đặc tính chống tĩnh hữu ích, cung cấp tính dẫn điện; sắc tố đen cho khả chắn UV hiệu quả; sử dụng vật liệu gia cố hỗn hợp cao su (việc sử dụng tổng thể lớn nhất) Carbon đen: quy trình sản xuất khác tạo loạt hạt có kích cỡ hình dạng phù hợp với ứng dụng Đặc biệt Black antimon sulfua chất chống cháy Dễ gây ô nhiễm chất liệu/ thiết bị khác nên cần bảo quản riêng Cải thiện tính ổn định, khả phân tán; hình thức dễ sử dụng hơn/ trộn nhanh hơn; sử dụng nhiều hình thức masterbatch 7.2.1 Các lọai carbon đen Carbon đen coi chất phụ gia phổ biến lý tưởng: cung cấp sắc tố, gia cố, che chắn tia cực tím, chống tĩnh tính -nhưng cho màu sắc cuối màu đen Nó sử dụng số trường hợp khác nhau, úng dụng khác trình sản xuất khác Hiện có khoảng 100 loại, loại lại có ứng dụng riêng Trong loại nhựa nhiệt rắn, hầu hết carbon đen có xu hướng ức chế lưu hóa cần phòng tránh Ngành công nghiệp cao su sử dụng nhiều cacbon đen nhất, đặc biệt lốp xe, bổ sung thêm carbon đen góp phần tăng khả chống rách, chịu mài mòn, chị uốn chịu mỏi Ở Mỹ người ta ước tính với lượng carbon đen nhỏ 0,5 lb(0,2 kg) trung bình sử dụng cho lb cao su Một số quy trình sản xuất sử dụng, lò đen phương pháp vượt trội, chiếm 97-98% tổng sản lượng giới (khoảng triệu năm) Quy trình sản xuất chia làm loại chính: - Oxy hóa phân hủy nhiệt (lò đen, bồ hóng ,khói đèn, từ nhựa than dầu thơm từ hóa dầu, khí đốt tự nhiên nhựa than chưng cất) - Phân hủy nhiệt (muội than từ nhiệt muội than từ axetylen, sử dụng khí tự nhiên dầu, axetylen; trước sử dụng trình hồ quang điện tính thương mại.) 7.2.1.1 Quá trình oxy hóa phân hủy nhiệt Lò đen quy trình nhất, nguyên liệu lỏng phun mù, phun vào lửa bên sứ lót lò, sau dập tắt, làm lạnh lọc Quá trình cung cấp kỹ thuật đem lại lợi ích kinh tế, với sở để sản xuất loạt loại hạt với kích thước diện tích bề mặt riêng Tập hợp hạt kiểm soát cách bổ sung lượng nhỏ muối kim loại kiềm Kích thước hạt khoảng 10-100 (im) Muội than chế tạo theo quy trình có mật độ khối thấp khó xử lý Do cần hóa cục làm tăng độ rắn Wet-pelleting cho phép carbon đen kết hợp với nước để tạo dang hạt hình cầu: đa số carbon đen gia công theo cách này,đặc biệt cho ngành công nghiệp cao su Đối với sắc tố, cacbon đen làm tăng độ rắn Quá trình sản xuất bồ hóng, dựa nguồn nguyên liệu khí, ban đầu Mỹ sử dụng khí tự nhiên, lỗi thời Khí đốt tự nhiên sẵn châu Âu vào thời điểm khoảng năm 1930, Degussa phát triển phương pháp tương tự sử dụng nhựa than chưng cất để chế tạo bồ hóng, phương pháp sử dụng Một lượng lớn khí đốt nóng lửa nhỏ, tác động lên lăn làm mát nước, carbon đên lắng lăn lẫn không khí Carbon đen từ hai dòng kết hợp.Quá trình diễn linh hoạt, kích cỡ hạt từ 10 - 30 micromet, khó kiểm soát cấu trúc hạt Sảng phẩm thu được đánh giá cao, khả phân tán tốt, chất lượng màu thu tốt Là thành phần đặc biệt hữu ích sơn mực in Quá trình sản xuất muội than quy trình lâu đời nhất, nhiên liệu đốt cháy chảo đặt tủ hút lót gạch chịu lửa làm lạnh: Khí có chứa carbon đen làm lạnh lọc 7.2.1.2 Quá trình phân hủy nhiệt Quá trình chế tạo nuội than nhiệt không liên tục, sử dụng khí tự nhiên hydrocarbon loại dầu Một hệ thống gồm hai lò phản ứng, số nung nóng theo chu kỳ 5-8 phút với nhiên liệu không khí, lò lại đun nóng với nhiên liệu không khí, chu kỳ nung nóng phân hủy xảy xen kẽ Thực tế hình thành muội than xảy chậm nhiệt độ giảm mạnh oxy, hạt rắn thu kích thước hạt lớn, thô, dao động 120-200 micromet 300-500 micrromet, phụ thuộc vào việc khí thiên nhiên pha loãng với loại khí trơ Quá trình sản xuất acetylene đen dựa vào phân hủy axetylen thành carbon hydro nhiệt độ cao, nhiệt sinh trì phản ứng Muội than đen tạo từ Acetylene có kích thước trung bình khoảng 30 -40 micromet, hình dạng hạt có nhiều nhánh hình dạng cầu muội than từ nhiệt 7.2.1.3 Ảnh hưởng kích thước cấu trúc hạt đến tính chất muội than Kích thước hạt hình dạng (cấu trúc) có ảnh hưởng đến tính chất loại muội than, đặc biệt màu sắc, độ phân tán, dẫn điện Ảnh hưởng kích thước hạt cao hay thấp cấu trúc thuộc tính carbon đen minh họa bảng 7.8 Bảng 7.8: Ảnh hưởng việc thay đổi kích thước hay cấu trúc hạt lên tính chất cụ thể cacbon đen Độ đậm màu Cường độ màu Màu sắc Độ hấp phụ dầu/độ nhớt Khả phân tán Độ dẫn điện Kích thước hạt 60µm Xám Nhạt Xanh Thấp Dễ phân tán Thấp Cấu trúc hạt 13µm Đen Đậm Nâu Cao Khó phân tán Cao Độ hấp phụ dầu/độ nhớt Cô đặc đen Khả phân tán Độ bóng Khả dẫn điện Màu sắc Đơn giản Thấp Cao Khó phân tán Cao Thấp Đậm hơn/nghiêng xám Phức tạp Cao Thấp Dễ phân tán Thấp Cao Nhạt hơn/ nghiêng xanh Nguồn : Cabot Corporation Khi kết hợp ảnh hưởng cấu trúc kích thước hạt, ta có thay đổi bảng 7.9 Bảng 7.9 Ảnh hưởng việc thay đổi kích thước cấu trúc hạt lên tính chất cụ thể cacbon đen Kích thước hạt To Nhỏ Cấu trúc hạt Đơn giản Phức tạp +Độ nhớt thấp +Khả phân tán dễ +Khả cô đặc cacbon đen cao +Độ đậm màu thấp +Màu xanh +Khả dẫn điện thấp +Khả phân tán khó +Bền màu +Màu nâu +Độ nhớt cao +Cô đặc carbon đen thấp + Khả dẫn điện cao 7.2.1.4: Kiểm tra tính chất: cấu trúc - ảnh hưởng định Sử dụng kính hiển vi điện tử, carbon đen xem mạch nhánh vòng, giống nhánh hạt hình cầu sơ cấp, với đường kính tổng thể khoảng 10-500µm Diện tích bề mặt riêng (m2.g-1) hạt sơ cấp nhỏ có diện tích bề mặt lớn Nếu tạo thành mạch carbon đen từ Trái đất đến Mặt trời, tổng trọng lượng khoảng g Diện tích bề mặt riêng thường xác định hấp phụ iốt, đơn vị m 2.g-1 Với mẫu pre-khô, phương pháp nhanh chóng đơn giản Tuy nhiên, hai nhóm bề mặt độ hấp phụ PAHs ảnh hưởng đến phương pháp điều quan trọng làm biến động 1,5% chiết xuất toluene 0,25% Phương pháp giới hạn cho người đốt lò khói đèn Không thường nêu cho bột màu đen, tránh hạn chế màu đen làm nóng đến 950 ° C điều kiện không khí, trước định Hấp thụ DBP Chỉ có phương pháp gián tiếp có sẵn để xác định cấu trúc, bật số hấp thụ DBP.T rong phương pháp này, dibutylphthalate (DBP) thêm giọt với số lượng định cacbon đen đặt máy trộn hiệu chỉnh Trong thời gian chuẩn độ này, mô-men xoắn tác dụng máy trộn ghi lại, nguyên tắc tất khoảng trống nhóm carbon đen lấp đầy với DBP bề mặt bị ướt, phản ánh thay đổi mô-men xoắn Từ Lượng DBP cần thiết để đạt giai đoạn này, người ta xác định mức độ kết hợp màu đen Khả hấp thụ DBP (trong ml (100 g) -1), cao với cấu trúc carbon đen Tuy nhiên, cấu trúc carbon đen trạng thái bình thường dạng hạt tạo thành từ hai thành phần: sơ cấp (hoặc vĩnh viễn), hình thành lò phản ứng hạt hợp để tạo vòng, coi phá hủy; cấu trúc thứ cấp (hoặc tạm thời) hình thành cách tích tụ yếu vòng chính, dễ dàng bị phá hủy tác động trộn gia công Để thực việc vào mạch, sử dụng 24M4 'nghiền nát' DBP - phương pháp hấp thụ sử dụng, mẫu màu đen bị lưc học ép bốn lần áp suất quy định, trước DBP đo lường bình thường Giá trị thấp so với số hạt vật chất DBP khác biệt hai thường gọi "delta “ DBP Hấp thụ dầu Điều sử dụng để mô tả bột màu đen Carbon đen nghiền thành dầu hạt lanh hấp thụ dầu lượng dầu tối đa cho phép chất bị thay đổi hình thành từ hỗn hợp Kiểm tra cho thông tin liên quan tới sản lượng sơn Diện tích bề mặt Nito Điều dựa bao phủ bề mặt với nitơ, phân tử có khoảng trống cần thiết biết, dễ dàng chuyển đổi m g -1 Các phân tử nitơ nhỏ xâm nhập vào lỗ khiếm khuyết bề mặt bên hạt carbon đen Diện tích bề mặt hình học Điều xác định từ kích thước hạt, cách đo kích thước hạt, xác định đường cong phân bố, tính toán giá trị diện tích bề mặt, với trợ giúp kính hiển vi điện tử Mặc dù có tầm quan trọng bản, phương pháp tốn thời gian cho sản xuất vật liệu đặc trưng cho sử dụng hàng ngày Cetyl trimetyl amoni bromua (CTAB) Chất có khỏang trống cần thiết lớn so với nitơ số CTAB tiếp cận gần với diện tích bề mặt hình học (các bề mặt mà không lỗ nhỏ) xác định, tương quan tốt với kích thước hạt sơ cấp Cường độ màu Tính chất đại diện thông số coloristic, định với bột màu trắng (oxit kẽm) Vì chịu ảnh hưởng kích thước hạt, phân bố, cấu trúc (nhỏ kích thước hạt, cao giá trị cường độ màu), cường độ màu biện pháp gián tiếp diện tích bề mặt kích thước hạt Cấu trúc thấp cho giá trị cường độ màu cao Do phải ý thực lien quan đến cường độ màu để tăng cường khả màu đen, tăng diện tích bề mặt cấu trúc, hai ảnh hưởng đến cường độ màu, theo hướng ngược Do có loại cacbon đen với cường độ màu tương tự với khả tang cường khác đáng kể Jetness Đây thước đo 'độ tối', thể giá trị (M y) Khcarbon đen có dầu hạt lanh, mắt thường phân biệt lên đến 100 mức độ khác carbon đen Kỹ thuật đo lường kỹ thuật phát phản xạ sót lại Các thử nghiệm sử dụng máy quang phổ Nhỏ kích thước hạt, cao giá trị m y Bảng 7.10: Các thay đổi carbon đen tạo trình khác a Nhiệt phân hủy Nhiệt oxy hóa phân hủy Đơn vị +Bề mặt nitơ +Hấp thụ i-ốt +Kích thước hạt +Hấp thụ DBP +Hấp thụ dầu +Jetness (My) +Cường độ màu +Độ bay +pH b m2 g-1 mg g-1 nm ml(100g)-1 g(100g)-1 % khói đen 16-24 23-33 110-120 100-120 250-400 200-220 25-35 1.0-2.5 6-9 Degussa khí đen Lò nung đen nhiệt đen 90-500 NA 10-30 NA 220-1100 230-300 90-130 4.0-24 4-6 15-450 15-450 10-80 40-200 200-500 210-2 70 60-130 0.5-6 6-10 6-15 6-10 120-500 37-43 65-90 170-190 -2 0.5-1.0 7-9 a NA = không áp dụng b Trong trường hợp carbon đen oxy hóa, độ pH giảm thấp acetylene đen ~6 ~10 32-42 150-200 400-500 225 NA 0.5-2.0 5-8 Nguồn: Degussa 7.2.2 Sắc tố đen khác Đen antimon sulfua (Anzon) có màu đen mạnh biết đến sắc tố chất dẻo PE, polyester PVC Nó sinh lửa,đặc tính chống cháy Nó đk tạo loại quặng nghiền thành bột (như bột ngọt) kết tủa hóa học sulphide (như cô đặc lại) Vật liệu có cấu trúc stibnite Nó có kích thước hạt mịn phản xạ hồng ngoại cao Một phương pháp phản ứng đen màu, chất lỏng (bằng Milliken Hóa), tuyên bố để thu hẹp khoảng cách giá / hiệu suất màu polymer, bột màu sản xuất phụ tùng polyurethane đen Reactint Đen X95A / B phát triển cho hầu hết ứng dụng PU không linh hoạt : polyol, phản ứng với isocyanate để sản xuất polyurethane cung cấp lợi so với chất rắn đen phân tán Nó sử dụng hầu hết sản phẩm đúc khuôn (RIM) phụ tùng ô tô bán cứng, bao gồm cán xe, cửa, lái bánh xe Nó không định tính chất cường độ màu 4-6 lần carbon đen rắn điển hình Nó làm hao mòn thiết bị làm đồng thời không hấp thụ gây trở ngại với chất xúc tác sử dụng trình PU Làm dễ dàng vật liệu tan nước 7.2.3 Lò nhiệt đen Để đáp ứng nhu cầu điều chế cacbon đen có nồng độ cao hơn, điểm màu đen phát triển phép cao mà k phải tăng độ nhớt Xu hướng phát triển liên quan đến vấn đề tinh khiết Để dễ dàng xử lý, cacbon đen thường trộn lẫn với loại nhựa chuyên chở lò nhiệt , sau cho vào nhựa sở Khi nồng độ cao làm giảm lượng nhựa hãng cần đó, lần lượt, làm tăng nồng độ nhựa thực sản phẩm mong muốn cuối Nhưng nhược điểm truyền thống tăng độ nhớt Lò nhiệt đen sản xuất thường có 5-50% nồng độ, cho phép xuống từ 1-2 đến 3-6%, tùy thuộc vào loại ứng dụng Bảng 7.11 Đặc điểm bật lò nhiệt đen (chung) Độ đen % Gía trị đen màu Chỉ số Nigrometer MFI 10.8kg 190 C 50 118 74 Mật độ phân bố (g.l-1) 650 50 40 50 92 96 87 10 700 700 40 120 74 680 50 125 78 700 50 40 92 92 87 87 10 700 700 50 120 74 700 Ứng dụng cường độ màu jetness cao: cho ABS.PS PP Nhiều ứng dung, màu công nghiệp Cường độ màu cao,bề mặt bóng, khả tương hợp tốt với loại polyme máy bay phản lực có độ đen cao với đặc tính tốt, đặc biệt thích hợp cho khuôn đúc Cường độ màu jetness cao nhất: tương thích tốt với ABS PS Cường độ màu cao Các lò nhiệt kinh tế: đặc biệt thích hợp cho điều chế làm trầm Jetness cao cường độ màu 7.2.4 Phát triển gần Cacbon đen phát triển Degussa để xử lý tốt giảm chi phí Sắc tố đen, Colcolor E 60R, thay cho sắc tố đen 10-20% thông thường thường sử dụng mở rộng cho lò nhiệt kinh tế: Sức mạnh chúng làm cho có hiệu quả, tái chế đòi hỏi phải có màu đen Cô đặc hàm lượng cải thiện, Colcolor UNI 51, giữ nguyên tính chất mong muốn lớp UNI 50 tối ưu hóa lọai khác, với độ đậm màu bảo vệ tốt, sử dụng chất kết dính polyme thay chất độn Thay đỏi phân bố cải thiện đk tính dòng chảy có tác động tích cực tái pha loãng Printex Alpha (đối với phim, sợi, ống vỏ bọc cáp) tạo tối ưu hóa phân tán tốt hấp thụ độ ẩm, Printex 12 coi màu lò thấp kinh tế dùng cho đúc phun tái chế nhựa Một công thức vi mô, kết hợp ưu điểm dòng chảy tự gần trạng thái không bụi với nồng độ sắc tố cao (95%), dễ dàng phân tán kinh tế giới thiệu Brockhues tên Granufin P95 arbon Thích hợp là, điều chế PVC vật liệu cứng Nó chứa tỷ lệ nhỏ phân tán Lớp Cabot bao gồm lò nhiệt đen phổ (Plasblak) cho PS, ABS, SAN, PVC, cho biết có phân tán tốt lò nhiệt đen để bảo vệ bán dẫn cáp điện trung (Black Pearls) kéo dài tuổi thọ cải thiện gia công Ngọc trai đen 800 có mức giảm từ 0,245% xuống thấp 0,1%, cho loại nhựa kỹ thuật cải thiện phân tán gia công; ngọc trai đen 3700 làm lò đen, cho thấy đặc tính trơn gia công bán dẫn khiên so sánh với acetylene đen tốn Elftex TP siêu carbon Elftex đen thiết kế cho đường ống, cáp jacketing, sợi, làm giảm áp suất thấp nhiều hợp chất ép đùn qua Một loạt lò nhiệt cacbon đặc biệt phát triển Hubron: - - Sợi đen - cho sản phẩm liên tục sợi phun.Đặc trưng mức độ phân tán cao với thành phần cacbon đen 30-40% Tơ đen - cho mạch polyethylene ứng dụng kỹ thuật yêu cầu phân tán cao, pha loãng cao, áp suất đo thấp với độ đục tốt bảo vệ tia cực tím Để bảo vệ UV tốt nhất, chứa carbon đen có kích thước hạt 20-2 nm với thành phần 40%, thành phần đáp ứng yêu cầu cho phep thực phẩm châu Âu Tek đen -dùng cho nhựa kỹ thuật, nơi thường không phù hợp để sử dụng hệ thống tàu vũ trụ Các lớp polymer cụ thể (nylon 6, polycarbonate, styrene / acrylonitrile, acetal), sử dụng máy bay phản lực loại đen tải trọng 10-30%, khuôn lớp có độ bóng Một thay cho sản phẩm dầu mỏ chi phí thấp carbon đen giới thiệu DJ doanh nghiệp: điều chỉnh được, cacbon có độ tinh khiết cao, , nhiệt để điều chỉnh gốc tự hữu Một lò nhiệt đen không dấu vết, cho thành phần đúc nước thiết bị máy hút bụi, không để lại dấu tường đồ nội thất, giới thiệu DuPont 7.3 Chiều hướng thương mại: Titanium Dioxide Sau số vụ buôn bán quan trọng, cấu ngành công nghiệp titan dioxide toàn giới diễn Các thương vụ lớn ngành công nghiệp hợp nhà sản xuất lớn thứ thứ hai mua DuPont kinh doanh Tioxide ICI bên nước Mỹ, tăng thị phần dẫn đầu giới 21-35%.Thế giới có ba nhà chế tạo,sau Millennium mua lại nhà sản xuất thứ Ba phát triển liên quan đến việc chuyển nhượng gần 800 000 năm sản lượng sản xuất Cho tới (theo ý kiến quan sát viên) mua lại tài sản NL Industries Mỹ Tioxide (đã bán công ty Rheox để nâng cao Mỹ 460 triệu $ cho thỏa thuận) cấu lại ngành Ti02 Nhật Bản, kết luận hợp lý việc bán gần Ishihara Sangyo hóa chất nông nghiệp Mỹ kinh doanh 500 triệu $ Ngoài ý nghĩa thực tế thân hai Millennium Kerr McGee bán hoạt động khác, để tập trung vào titanium dioxide 7.4: Chiều hướng thương mại: cacbon đen Sản xuất carbon đen giới tăng tốc từ tốc độ tăng trưởng 1,8% năm 1987-1996 đến 3% năm thời gian 1996-2001 Theo dự báo từ Freedonia Group đến năm 2001, tổng sản lượng giới sản xuất 7,8 triệu tấn.Sử dụng carbon đen chất liệu lốp xe cao su sản phẩm khác chiếm 94% tổng nhu cầu (trong có 68% cho lốp xe), đặc biệt để sử dụng sản xuất nhựa, mực in sơn, làm cho tăng trưởng nhanh nhất, cao giá trị cao đáng kể với kg hang hóa lò nhiệt đen Nhu cầu đặc biệt carbon đen tiếp tục ứng dụng nhiều sản xuất nhựa mực in, chiếm 75% , Những lợi ích lớn khu vực Châu Á Thái Bình Dương, chủ yếu phát triển ngành công nghiệp lốp xe Trung Quốc Nhưng khủng hoảng tài châu Á làm giảm tăng trưởng so với trước Thị trường Bắc Mỹ tiếp tục mở rộng, Tây Âu Nhật Bản tăng họ phục hồi từ mức 'thấp' nửa đầu năm 1990