ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Введение пигментов в расплав полимера из "Окрашивание полимерных материалов" Наиболее распространенный метод получения выпускных форм пигментов — введение пигмента в расплав термопластичного полимера. Принцип этого метода состоит в том, что полимер-носитель расплавляют, вводят в расплав пигмент, а затем проводят пластический размол пигмента в расплаве. Под пластическим размолом понимают разрушение агрегатов пигмента под действием усилий сдвига в расплаве носителя, создаваемых рабочими органами аппарата [67, с. 63]. Эффективное диспергирование пигмента в расплаве носителя является основной целью получения выпускных форм данным методом, поскольку именно диспергирование позволяет выявить красящие свойства пигмента и определяет качество готового продукта. [c.117] Процесс пластического размола по сути состоит из нескольких одновременно протекающих процессов смачивания пигмента расплавом носителя, дезагрегирования пигмента и перемешивания его с расплавом. Рассмотрим эти процессы во взаимодействии. [c.118] Введение пигмента в расплав полимера существенно изменяет поверхностное натяжение системы. Взаимодействие пигмента и полимера является адгезионным взаимодействием, которое может осуществляться за счет нолярных, ориентационных, дисперсионных, водородных, электрических и химических сил или их сочетания. Чаще всего при получении выпускных форм пигментов носитель инертен и не имеет функциональных групп, а пигмент содержит активные группы. В этом случае имеет место адсорбционное взаимодействие пигмент — расплав носителя, в результате которого и изменяются поверхностное натяжение и реологические свойства системы пигмент — расплав. [c.118] Введение пигмента в расплав носителя вызывает резкое увеличение вязкости системы (рис. 74), причем чем больше удельная поверхность пигмента, тем больше повышение вязкости [64], а это отрицательно сказывается на смачивании пигмента поскольку смоченные частицы пигмента.лучше поддаются дезагрегированию, необходимо добиться понижения вязкости расплава. Это осуществляется нагреванием расплава на 15—20 °С выше температуры плавления полимера. Если вязкость расплава носителя невелика, как, например, у полиолефиновых восков или низкомолекулярных смол, то смачиванию способствует процесс диффузии. Однако в большинстве случаев при получении выпускных форм пигментов из расплава имеют дело с высоковязкими системами, где диффузия почти отсутствует, а преобладают процессы смешения и дезагрегирования пигмента. [c.118] Это подтверждает и рис. 78. Вязкость расплава при 70 °С составляет 10 кПа-с согласно литературным данным [например, заявка ФРГ 3029698] именно при такой вязкости связующего достигается максимальное дезагрегирование пигмента. Таким образом, снижение температуры пластического размола позволяет получать выпускные формы указанных пигментов с лучшей диспергируемостью. [c.121] Необходимая вязкость системы достигается применением сложных носителей, один из компонентов которых способствует повышению вязкости. Так, в качестве носителя можно использовать смесь пластификатора с полиэтиленом или полистиролом [заявка Франции 244392]. Введение полистирола или полиэтилена в систему позволяет создать нужные усилия для дезагрегирования пигмента. Другим способом повышения вязкости (увеличения сдвиговых усилий) является применение всевозможных элементов к смесительному оборудованию, обеспечивающих изменение характера течения расплава. Регулирование вязкости системы пигмент — расплав носителя можно осуществлять также, варьированием количества пигмента в довольно широких пределах содержание органических пигментов может колебаться от 5 до 50 %. а неорганических — от 5 до 90 %. Чем больше удельная поверхность пигмента, тем меньше пигмента можно ввести в расплав. Количество вводимого пигмента находится также в зависимости от показателя текучести расплава носителя чем ниже ПТР, тем выше может быть концентрация выпускной формы пигмента. [c.121] Требование максимального снижения температуры для достижения высокой вязкости расплава находится в противоречии с требованием лучшего смачивания пигмента. Поэтому на практике необходимо подобрать оптимальный температурный режим, при котором возможно получение высококачественных выпускных форм пигмента. Обычно поступают следующим образом вначале в момент введения пигмента в расплав процесс ведут при повышенной температуре, а затем снижают температуру системы и проводят пластический размол. [c.122] Примерные схемы установок для производства пигментных концентратов приведены на рис. 79—81. Выбор схемы, как правило, зависит от агрегатного состояния полимера, используемого для приготовления пигментных концентратов. Так, если полимер используется в порошкообразной форме, например полиэтилен высокой плотности, то при полунепрерывном способе производства предварительное диспергирование целесообразнее всего проводить в скоростном смесителе с последующей гомогенизацией смеси в двухчервячном экструдере (рис. 80, а) или, при непрерывном способе производства, путем раздельного дозирования порошков полимера и пигмента в воронку экструзионной установки (рис. 81, а). В последнем варианте необходимы два дозирующих устройства с высокой точностью дозирования, например, ленточные дозаторы. При использовании гранулированных полимеров выгоднее стадию предварительного смешения проводить в тихоходных смесителях барабанного типа, биконических, пьяная бочка и др. (рис. 80,6). [c.123] При производстве концентратов на основе гранулированных полимеров пригодна также непрерывно действующая установка, представленная на рис. 81. При использовании схемы рис. 81,6 поток расплава полимера сразу смачивает пигмент, предупреждая его агломерацию. Такая схема используется прежде всего в тех случаях, когда в рецептуру концентрата входят органические пигменты, проявляющие высокую склонность к агломерации. Еще одно преимущество этой схемы — снижение износа рабочих органов пластосмесителя при переработке абразивных пигментов, так как пластицированный полимер в данном случае уже работает как смазка. [c.123] Экструзионные машины, показанные на рис. 79—81, оборудованы устройствами для гранулирования либо для резки охлажденных в воде стренг при невысокой производительности установок, либо, на крупных установках, устройством для горячей резки полимера, когда поток термопласта рубится на выходе из головки экструзионной машины, затем охлаждается в воде и сушится. [c.123] ОТ агрегатного состояния, загружают в пластосмеситель и гомоге-низируют (см. рис. 79). Полученную массу через питающие валки подают на экструзию с последующей рубкой гранулята. [c.124] Необходимость в гранулировании концентратов отпадает, когда процесс окрашивания термопластов осуществляется методом расплав в расплав . В этом случае двухчервячные машины (пласто-смесители непрерывного действия) используют в качестве боковых питающих экструдеров и прифланцовывают к экструзионной машине большего типоразмера. Туда же, в большей экструдер, поступает расплав полимера из реактора, а пигментный концентрат, приготавливаемый на боковой машине, синхронно подается в форме расплава для окрашивания пластицированного полимера. [c.124] Суперконцентратами называют такие выпускные формы, в которых носителем служит низкомолекулярное вещество (или несколько веществ), хорошо совмещающееся с окрашиваемым полимером. [c.125] Содержание пигмента в суперконцентратах выше, чем в обычных пигментных концентратах и составляет 20—80 %. [c.126] Преимущества суперконцентратов по сравнению с концентратами 1) большая универсальность применения 2) возможность получения высококонцентрированной выпускной формы 3) простота изготовления, более дешевое оборудование 4) возможность получения выпускной формы пигмента в отрыве от производства полимеров, например, на предприятиях, выпускающих пигменты. [c.126] Фляшинг-процесс является разновидностью способа полученр выпускных форм пигментов путем введения пигмента в распла полимера. Особенность его заключается в том, что в расплав носи теля вводят не сухой пигмент, а его водную пасту. Как известно, водная паста осадочных пигментов содержит первичные частицы. Это даег возможность получать выпускные формы с размером частиц пигмента менее 1 мкм. [c.126] Технологический процесс получения выпускных форм пигментов этим способом состоит из следующих стадий 1) получение водной пасты пигмента с ПАВ 2) расплавление носителя 3) введение пасты пигмента в расплав носителя 4) отбивка воды из смеси 5) слив и отверждение плава 6) размол или гранулирование плава. [c.127] Приготовление пигментной пасты можно осуществлять на шаровой мельнице с добавлением воды и ПАВ. Условия мокрого размола определяются особенностями поверхности размалываемого пигмента. Количество и тип ПАВ подбирают в зависимости от свойств пигмента. [c.127] Основными операциями в технологии фляшинг-процесса являются введение водной пасты в расплав полимера и отбивка воды. При использовании гидрофобных пигментов воду можно отделить без применения ПАВ. Однако большинство пигментов особенно неорганических, имеют гидрофильную поверхность, поэтому для удаления воды и улучшения совместимости пигментов с полимером их обрабатывают поверхностно-активными веществами. [c.127] Вернуться к основной статье