CN116482342A - 一种钛白粉在hips注塑体系中应用性能的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钛白粉塑料应用性能检测领域，具体公开了一种钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法。该检测方法包括以下步骤：(1)称取一定量的钛白粉、HIPS树脂、分散剂，备用；(2)对钛白粉、分散剂以及一部分HIPS树脂进行预分散制备成色母粒；(3)将色母粒与剩余的HIPS树脂混合均匀，通过密炼机进行塑炼和混炼，得到混合料；(4)将混合料注塑成型为试验样板，测试试验样板的相应性能。该检测方法检测结果准确，测试结果具有代表性，检测数据重现性好且能很好地表征钛白粉性能。
Description
技术领域
本发明属于钛白粉塑料应用性能检测领域，具体涉及一种钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法。
背景技术
钛白粉是一种无机化工原料，被广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业生产中。钛白粉被公认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，其主要成分为二氧化钛，因其化学性质稳定，一般不与其他物质发生反应，被广泛应用在工业生产之中，有“白色颜料之王”的美誉。加入钛白粉的塑料制品，不仅大大提高该塑料制品的耐热性、耐光性和耐候性等，更能改善塑料制品的机械性能和电性能，增加其使用年限。
高抗冲击级聚苯乙烯(HIPS)，为乳白色不透明珠粒，具有较高的冲击强度和韧性，可任意着色，成型加工性、抗化学腐蚀性、电性能也好，经橡胶改性了的聚苯乙烯，加工性能好，易着色，尺寸稳定性好，可用注塑、挤塑、发泡、热成型、粘接、涂覆、焊接、机加工、印刷等方法加工成各种制品，特别适用于注塑成型。随着塑料行业的不断发展，钛白粉用于HIPS塑料占比越来越大，现阶段HIPS塑料制品中的分散剂添加量越大、树脂比例越小时，塑料制品的强度便越高、生产成本越低，但同时各组分间的相容性和润滑性便越差，这就容易导致塑料制品表面粗糙及色泽不均匀。因此HIPS塑料制品中加入的分散剂需适量以使钛白粉和树脂相互融合，不会产生化学反应，融合性强，耐热性好等。然而，目前行业对钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法未形成统一检测标准，加入钛白粉、树脂、分散剂用量未统一，未能找到一个适合钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能检测的最佳方案，经常出现因白度、遮盖判断方法不一致而导致的质量异议。
因此，急需开发一种检测结果准确、测试结果具有代表性、检测数据重现性好且能很好地表征钛白粉在HPIS注塑体系中应用性能的检测方法。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本发明提供了一种检测结果准确、测试结果具有代表性、检测数据重现性好且能很好地表征钛白粉性能的钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法。
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
根据本发明，提供了一种钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法，其包括以下步骤：
(1)称取一定量的钛白粉、HIPS树脂、分散剂，备用；
(2)对钛白粉、分散剂以及一部分HIPS树脂进行预分散制备成色母粒；
(3)将色母粒与剩余的HIPS树脂混合均匀，通过密炼机进行塑炼和混炼，得到混合料；
(4)将混合料注塑成型为试验样板，测试试验样板的相应性能。
在一些实施例中，检测方法还包括以下步骤：在步骤(1)之前，对HIPS树脂进行干燥处理，干燥温度为55～70℃，干燥时间为1～2h。
在一些实施例中，步骤(2)包括：先将钛白粉、一部分HIPS树脂、分散剂放入自动混料机中混合均匀；然后将混合均匀的样品通过挤出成型机制备成色母粒。
在一些实施例中，用于制备色母粒的HIPS树脂的量占HIPS树脂总量的20％～70％。
在一些实施例中，步骤(3)中，塑炼和混炼在密闭状态下间隙性地进行。
在一些实施例中，步骤(4)中，注塑温度为170～220℃，注塑压力为60～150bar，模具温度为60～80℃。
在一些实施例中，步骤(4)中，在将混合料注塑成型为试验样板之后，将试验样板置于红外线灯或鼓风烘箱内于40～120℃恒温处理2～4h。
在一些实施例中，步骤(4)中，测试试验样板的性能包括用Datacolor800v测试试验样板的CIE白度、Hunter白度、对比率％。
在一些实施例中，步骤(1)中，按照以下质量份配比，称取钛白粉、HIPS树脂、分散剂：钛白粉50～70质量份，HIPS树脂10～40质量份，分散剂5～20质量份。
在一些实施例中，步骤(1)中，按照以下质量份配比，称取钛白粉、HIPS树脂、分散剂：钛白粉60质量份，HIPS树脂30质量份，分散剂10质量份。
采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明通过将钛白粉、分散剂与一部分HIPS树脂进行预分散制备成色母粒，然后对色母粒和剩余的HIPS树脂进行塑炼和混炼，得到充分混合均匀的混合料，再对混合料进行注塑成型制成试验样板，经过预处理的钛白粉、HIPS树脂和分散剂具有更好的相容性，注塑成型性能更稳定，检测结果准确，测试结果具有代表性，检测数据重现性好且能很好地表征钛白粉性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
根据需要，本发明说明书中公开了本发明的具体实施例；然而，应当理解在此公开的实施例仅为可通过多种、可替代形式实施的本发明的示例。在下文的描述中，在构想的多个实施例中描述了多个操作参数和部件。这些具体的参数和部件在本说明书中仅作为示例而并不意味着限定。
根据本发明，提供了一种钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法，其包括以下步骤：(1)称取一定量的钛白粉、HIPS树脂、分散剂，备用；(2)对钛白粉、分散剂以及一部分HIPS树脂进行预分散制备成色母粒；(3)将色母粒与剩余的HIPS树脂混合均匀，通过密炼机进行塑炼和混炼，得到混合料；(4)将混合料注塑成型为试验样板，测试试验样板的相应性能。
本发明中，先将钛白粉、分散剂与一部分HIPS树脂进行预分散制备成色母粒，然后将色母粒和剩余的HIPS树脂混合均匀后进行塑炼和混炼，目的是：(1)使颜料在制品中具有更好的分散性，色母生产过程中须对颜料进行细化处理，以提高颜料的分散性和着色力，专用色母的载体与制品的塑料品种相同，具有良好的匹配性，加热熔融后颜料颗粒能很好地分散于制品塑料中。(2)有利于保持颜料的化学稳定性，直接使用颜料的话，由于在贮存和使用过程中颜料直接接触空气，颜料会发生吸水、氧化等现象，而做成色母后，由于树脂载体将颜料和空气、水分隔离，可以使颜料的品质长期不变。(3)保证制品颜色的稳定，色母颗粒与树脂颗粒相近，在计量上更方便准确，混合时不会粘附于容器上，与树脂的混合也较均匀，因此可以保证添加量的稳定，从而保证制品颜色的稳定。(4)未进行密炼的色母粒和树脂直接注塑，会造成色母粒进入注塑机不能与树脂充分混合，螺杆的混炼效果不好，导致注塑样板出现发花的情况，本发明中将色母粒与剩余的HIPS树脂通过密炼机进行塑炼和混炼后再进行注塑，可以避免注塑样板出现发花的情况。(5)将色母粒和剩余的HIPS树脂通过密炼机进行塑炼和混炼，混合更均匀、分散更好，注塑样板平整无瑕疵。
在一些实施例中，在步骤(1)之前，对HIPS树脂进行干燥处理以提高制品的质量，干燥温度为55～70℃，干燥时间为1～2h，干燥处理后经冷却后使用。具体地，干燥温度可以为55℃、60℃、65℃、70℃等，干燥时间可以为1h、1.5h、2h等。优选地，干燥温度为70℃，干燥时间为2h。例如，干燥处理可以在鼓风烘箱中进行。此处提及的干燥处理步骤不是必须的，注塑成型时物料也可以不经干燥而直接使用。
在一些实施例中，步骤(1)中，优选地，按照以下质量份配比，称取钛白粉、HIPS树脂、分散剂：钛白粉50～70质量份，HIPS树脂10～40质量份，分散剂5～20质量份；更优选地，按照以下质量份配比，称取钛白粉、HIPS树脂、分散剂：钛白粉60质量份，HIPS树脂30质量份，分散剂10质量份。采用此钛白粉、HIPS树脂、分散剂用量，能够保证塑料制品的强度适宜，生产成本适中，同时各组分间的相容性和润滑性优异进而使得塑料制品表面光滑且色泽均匀。
在一些实施例中，步骤(2)包括：先将钛白粉、分散剂以及一部分HIPS树脂放入自动混料机中混合均匀；然后将混合均匀的样品通过挤出成型机制备成色母粒。例如，挤出成型机可以采用实验室单螺杆挤出成型机。
在一些实施例中，为了获得充分混合均匀的混合料，用于制备色母粒的HIPS树脂的量占HIPS树脂总量的20％～70％。具体地，用于制备色母粒的HIPS树脂的量可以占HIPS树脂总量的20％、30％、40％、50％、60％、70％等。
在一些实施例中，步骤(3)中，塑炼和混炼在可调温度(100～130℃)和压力(0.6～0.8Mpa)的密闭状态下间隙性地进行。密闭状态下间隙性地进行是指密炼机在炼塑工序时，物料从加料斗加入以后，首先落入两个相对回转的转子上部，在上顶栓的压力下及摩擦力的作用下被带入两个转子的间隙中，受到捏炼作用，再由下顶栓的突棱将物料分开为两部分，分别随着转子的回转通过转子表面与密炼室正面壁之间的间隙，在此受到强烈的机械剪切撕捏作用后，到达密炼室的上部。在转子不同速度的影响下，两股物料以不同速度汇合在两转子上部，又进入两转子间隙中，如次循环反复进行。在密炼机的整个工作中，物料在密炼机中塑炼时，既受到强烈的机械应力作用，又受到热氧化裂解作用，所以在很短时间内就可获得所需的混合物料。
在一些实施例中，步骤(4)中，注塑温度为170～220℃，注塑压力为60～150bar，模具温度为60～80℃。具体地，注塑温度可以为170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃等，注塑压力可以为60bar、70bar、80bar、90bar、100bar、110bar、120bar、130bar、140bar、150bar等，模具温度可以为60℃、65℃、70℃、75℃、80℃等。优选地，注塑温度为200℃，注塑压力为80bar，模具温度为65℃。
在一些实施例中，步骤(4)中，在将混合料注塑成型为试验样板之后，为了消除内应力，将试验样板置于红外线灯或鼓风烘箱内于40～120℃恒温处理2～4h。具体地，恒温处理温度可以为40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃等，恒温处理时间可以为2h、3h、4h等。优选地，恒温处理温度为70℃，恒温处理时间为4h。
在一些实施例中，步骤(4)中，测试试验样板的性能包括用Datacolor800v测试试验样板的CIE白度、Hunter白度、对比率％。
下面通过具体的实施例对本发明进行具体的说明。
实施例1
称取钛白粉60g、HIPS树脂30g、分散剂10g备用；将称好的钛白粉、HIPS树脂(为总量的30％)、分散剂放入自动混料机中混合均匀；混合均匀的样品用单螺杆挤出成型机制备成色母粒，通过密炼机对色母粒和剩余HIPS树脂进行塑炼和混炼，使其充分混合均匀；然后进行注塑实验，注塑温度为200℃，注塑压力为80bar，模具温度为65℃，用混合料在注塑机制备样板，制好的试验样板，为了消除内应力，在红外线灯或鼓风烘箱内于70℃恒温处理4h；用Datacolor800v测注塑样板的CIE白度、Hunter白度、对比率％。本实施例选择同一样品进行了5次重复性实验。
表1HIPS注塑实验重复性检测结果
同一个样品进行的5次重复性试验检测结果表明：CIE白度、Hunter白度、对比率％检测结果重复性好，符合白度、对比率国家标准的允许误差范围。
对比例1
称取钛白粉60g、HIPS树脂30g、不同量的分散剂(0g、5g、10g、20g)备用；将称好的钛白粉、HIPS树脂(为总量的30％)、分散剂放入自动混料机中混合均匀；混合均匀的样品用单螺杆挤出成型机制备成色母粒，通过密炼机对色母粒和剩余HIPS树脂进行塑炼和混炼，使其充分混合均匀；然后进行注塑实验，注塑温度为200℃，注塑压力为80bar，模具温度为65℃，用混合料在注塑机制备样板，制好的试验样板，为了消除内应力，在红外线灯或鼓风烘箱内于70℃恒温处理4h；用Datacolor800v测注塑样板的CIE白度、Hunter白度、对比率％。本实施例选择同一样品进行了4种不同分散剂加量试验。
表2不同分散剂加量实验检测结果
通过表2对钛白粉产品CIE白度、Hunter白度、对比率的对比可以看出：4组试验方案中的检测结果趋势性一致。0g与5g分散剂加量白度值结果偏低，10g与20g分散剂加量白度值区域稳定，综合成本等因素，10g分散剂加量为最佳。
对比例2
称取不同量的钛白粉(50g、55g、60g、65g、70g)、HIPS树脂30g、分散剂10g备用；将称好的钛白粉、HIPS树脂(为总量的30％)、分散剂放入自动混料机中混合均匀；混合均匀的样品用单螺杆挤出成型机制备成色母粒，通过密炼机对色母粒和剩余HIPS树脂进行塑炼和混炼，使其充分混合均匀；然后进行注塑实验，注塑温度为200℃，注塑压力为80bar，模具温度为65℃，用混合料在注塑机制备样板，制好的试验样板，为了消除内应力，在红外线灯或鼓风烘箱内于70℃恒温处理4h；用Datacolor800v测注塑样板的CIE白度、Hunter白度、对比率％。本实施例选择同一样品进行了5种不同钛白粉加量试验。
表3不同钛白粉加量实验检测结果
通过表3可以看出，在同一样品不同钛白粉加量对比试验中，随着钛白粉加量的增加，HIPS样板的白度和对比率也随之增高；当钛白粉加量增至60g时，HIPS样板的白度和对比率增速减缓；综合成本、效率、准确性等因素，HIPS注塑的最佳钛白粉添加量是60g。
对比例3
称取钛白粉60g、不同量的HIPS树脂(10g、20g、30g、40g)、分散剂10g备用，将称好的钛白粉、HIPS树脂(为总量的30％)、分散剂放入自动混料机中混合均匀；混合均匀的样品用单螺杆挤出成型机制备成色母粒，通过密炼机对色母粒和剩余HIPS树脂进行塑炼和混炼，使其充分混合均匀；然后进行注塑实验，注塑温度为200℃，注塑压力为80bar，模具温度为65℃，用混合料在注塑机制备样板，制好的试验样板，为了消除内应力，在红外线灯或鼓风烘箱内于70℃恒温处理4h；用Datacolor800v测注塑样板的CIE白度、Hunter白度、对比率％。本实施例选择同一样品进行了4种不同HIPS树脂加量试验。
表4不同HIPS树脂加量实验检测结果
通过表4可以看出，在同一样品不同HIPS树脂加量实验检测中，随着树脂加量的增加，HIPS样板的白度和对比率也随之降低；当HIPS树脂加量至30g时，HIPS样板的白度和对比率结果下降趋势减缓；综合成本、效率、准确性等因素，HIPS注塑的最佳HIPS树脂添加量是30g。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取一定量的钛白粉、HIPS树脂、分散剂，备用；
(2)对钛白粉、分散剂以及一部分HIPS树脂进行预分散制备成色母粒；
(3)将色母粒与剩余的HIPS树脂混合均匀，通过密炼机进行塑炼和混炼，得到混合料；
(4)将混合料注塑成型为试验样板，测试试验样板的相应性能。
2.根据权利要求1所述的钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：在步骤(1)之前，对HIPS树脂进行干燥处理，干燥温度为55～70℃，干燥时间为1～2h。
3.根据权利要求1所述的钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法，其特征在于，步骤(2)包括：先将钛白粉、一部分HIPS树脂、分散剂放入自动混料机中混合均匀；然后将混合均匀的样品通过挤出成型机制备成色母粒。
4.根据权利要求1所述的钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法，其特征在于，用于制备色母粒的HIPS树脂的量占HIPS树脂总量的20％～70％。
5.根据权利要求1所述的钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法，其特征在于，步骤(3)中，塑炼和混炼在密闭状态下间隙性地进行。
6.根据权利要求1所述的钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法，其特征在于，步骤(4)中，注塑温度为170～220℃，注塑压力为60～150bar，模具温度为60～80℃。
7.根据权利要求1所述的钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法，其特征在于，步骤(4)中，在将混合料注塑成型为试验样板之后，将试验样板置于红外线灯或鼓风烘箱内于40～120℃恒温处理2～4h。
8.根据权利要求1所述的钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法，其特征在于，步骤(4)中，测试试验样板的性能包括用Datacolor800v测试试验样板的CIE白度、Hunter白度、对比率％。
9.根据权利要求1所述的钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，按照以下质量份配比，称取钛白粉、HIPS树脂、分散剂：钛白粉50～70质量份，HIPS树脂10～40质量份，分散剂5～20质量份。
10.根据权利要求9所述的钛白粉在HIPS注塑体系中应用性能的检测方法，其特征在于，步骤(1)中，按照以下质量份配比，称取钛白粉、HIPS树脂、分散剂：钛白粉60质量份，HIPS树脂30质量份，分散剂10质量份。
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