ПОИСК Статьи Чертежи 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 полярных, 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] При ЭТОМ предполагается, что сила взаимодействия в области 2/ г (где — радиус частицы) постоянна, а в области г г пренебрежимо мала. Если агрегат, состоящий из двух частиц, находится под воздействием усилия сдвига и Коо К характеризует суммарно силы, способные разрушить агрегат) (рис. 77), то вязкость среды очень велика (или малы силы взаимодействия между частицами) и траектория движения частиц совпадает с линиями течения дисперсионной среды. В этих условиях процесс сводится к ламинарному смешению (область, где г г ). Если /С 4, то частицы немного расходятся, но затем вследствие искривления траектории вновь сближаются и образуют агрегат. И только при /( 4 частица выходит за пределы сферической области, ограниченной критическим радиусом. [c.120] 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 7о, 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] Концентратами или маточными смесями (мастер-бечами), называют такие выпускные формы пигментов, которые в качестве носителя содержат окрашиваемый полимер. Массовая доля пигмента в концентратах обычно составляет от 10 до 50 %. [c.122] 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 гомогенизируют (см. рис. 79). Полученную массу через питающие валки подают на экструзию с последующей рубкой гранулята. [c.124] Суперконцентратами называют такие выпускные формы, в которых носителем служит низкомолекулярное вещество (или несколько веществ), хорошо совмещающееся с окрашиваемым полимером. [c.125] 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] Технологический процесс приготовления суперконцентратов (рис. 82) состоит из следующих стадий 1) загрузка и расплавление носителей 2) введение пигментов в расплав носителей и пластический размол 3) слив и отверждение плава 4) размол и гранулирование готового продукта. Первые две стадии осуществляются в смесителях со сферическим днищем и мешалкой (лопастных типа Вернер , планетарных и др.), где наряду с гравитационной имеет место и принудительная циркуляция. После пластического размола горячая масса сливается в поддоны (противни) и охлаждается. Готовый охлажденный продукт подвергается дроблению на валковых, молотковых или щековых дробилках. Из дробилок крупного помола куски суперконцентратов пигментов через желоб поступают в бункер дробилки мелкого помола (например, в пальцевую дробилку) для получения мелкой крошки продукта, либо подаются в экструдер для получения гранулированного продукта. [c.126] Фляшинг-процесс является разновидностью способа получения выпускных форм пигментов путем введения пигмента в расплав полимера. Особенность его заключается в том, что в расплав носителя 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