Окрашивание поликарбонатов
При окрашивании поликарбонатов возникают следующие проблемы. Во-первых, вследствие высокой вязкости расплавов поликарбонатов затрудняется равномерное распределение в нем красителя. Во-вторых, из-за высокой температуры, необходимой для формования поликарбоната, ограничивается применение красителей, из которых могут быть использованы только устойчивые при условиях формования. В-третьих, количество используемого пигмента должно быть возможно малым, чтобы не ухудшить свойства поликарбоната.
Для получения хорошей окраски изделия очень важны два фактора: устойчивость дисперсии пигмента (или красителя) и степень растворения или распределения диспергированного пигмента в полимере. Хорошая дисперсия и распределение пигментов в поликарбонате обеспечивают получение стойкого окрашивания и равномерной пигментации, воспроизводимых от смеси к смеси.
При сухом перемешивании красителя с гранулами поликарбоната с последующей экструзией при относительно высоких скоростях и температурах получается неравномерное окрашивание деталей. Для улучшения цветораспределения добавляются некоторые диспергирующие агенты, например полиэтиленгликоль. Однако добавление этих агентов не снимает полностью углублений и полос на поверхности экструдированных или формованных изделий. Кроме того, добавление полиэтилен-гликоля ухудшает физико-механические свойства изделий из поликарбоната.
Получение равномерноокрашенных в массе изделий из поликарбоната при сухом смешении полимера с пигментом (или красителем) осуществляется в экструдере с равномерной глубиной захвата при уменьшении температуры от зоны подачи материала к головке примерно на 100 °С, при низкой скорости сдвиговых усилий.
Экструдер состоит из цилиндра, в котором находится шнек, вращающийся от двигателя через передачу. Гранулы поликарбоната и пигмент непрерывно загружаются в зону через питательный бункер. Вращением шнека гранулы последовательно продвигаются.. В зоне плавления образуется вязкая пластичная масса с распределенным в ней пигментом. Через зону дозирования материал переходит в стандартную головку. Кожух, окружающий рабочий цилиндр, обеспечивают вход и выход теплоносителя, температура которого поддерживается нагревателями (инфракрасными или электрическими) и охлаждающими вентиляторами. Шнек экструдера имеет винтовую резьбу с постоянным шагом между минимальным углом 9° и максимальным углом 18°. Диаметр (по верхней грани зубца) одинаков по всей длине. Отношение длины к диаметру экструдера составляет от 10 : 1 до 24: 1. Достоинством экструдера является сравнительно медленная подача материала и простота очистки шнека, что особенно важно при частой смене цвета окрашиваемого материала.
Описанный экструдер позволяет получить однородную пигментацию сухим смешением гранул поликарбоната.
В качестве непрозрачных пигментов, для окрашивания поликарбоната в расплаве применяют окислы РЬ, Zn, Ti, Sb, Fe, Cr, Cd, сульфоселениды Са, сульфид Cd, ультрамарин и другие, позволяющие получить широкую гамму оттенков.
Из органических красителей рекомендуется применять фталоцианиновые (с металлом и без металла), а также замещенные фталоцианины, в которых атомы водорода замещены другими группами, например, галоген, алкил-, арил-, амино-, нитро-, сульфо-, карбокси-, алкокси-, арилокси-, тиоциангруппами и др. Можно также применять органические красители, растворимые в обычных растворителях: трифенилметановые, оксазиновые, азокрасители и антрахинонового ряда.
Применение антрахиноновых красителей позволяет сохранять устойчивость окраски при температурах до 650-700 °С. Органические красители можно сочетать с пигментами, особенно с пигментами белого цвета, например двуокисью титана. Оптимальное распределение пигмента в экструдированном продукте зависит от частоты вращения шнека. Критическое значение скорости смешения пигментов с поликарбонатом лежит в пределах 20-280 оборотов/мин, в зависимости от природы пигмента. Было установлено также, что четкость цвета экструдируемого изделия обратно пропорциональна частоте вращения шнека.
Для смешения пигментов с поликарбонатом можно использовать любое стандартное оборудование: смесители и вальцы различной конструкции (ленточные, с барабанным цилиндром, двухконусные, V-конусные и грибовидные).
Количество добавляемого пигмента должно составлять 0,1-5,0% (предпочтительно 0,5-1,0%) от массы поликарбоната; это количество обеспечивает четкое и равномерное окрашивание, не влияя существенно на физико-механические свойства поликарбоната.
Рекомендуется вначале смешивать небольшое количество гранул поликарбоната с большим количеством пигмента, чтобы получить высокую концентрацию пигмента. Такие предварительно окрашенные гранулы затем можно добавить к неокрашенным гранулам поликарбоната в экструдере в заранее определенном соотношении и получить заданную глубину и цвет окраски. Температура в экструдере уменьшается от 350°С (предпочтительно 260-300°С) в питательной зоне до 160°С (чаще 180°С) к концу экструзионной головки. Давление в головке экструдера не оказывает большого влияния на степень дисперсности пигмента и может изменяться от 3.43 до 68,6 МПа. Однако при давлении 49 МПа степень дисперсности уменьшается. При давлении 20,6- 41,2 МПа необходимо уменьшить загрузку в экструдер, чтобы получить однородные по размеру гранулы.
Хорошая дисперсия получается при среднем размере частиц от 0,5 до 25 мкм с преимущественным содержанием частиц менее 10 мкм.
Описанный метод окрашивания в массе в процессе экструдирования пригоден для гомо- и смешанных поликарбонатов, а также сополиэфиров различного строения.
Окрашиваемый поликарбонат может содержать наполнители, стабилизаторы, пластификаторы и антиоксиданты; все эти компоненты не вносят существенных изменений в процесс окрашивания. Различные оттенки можно получить, применяя смеси двух или более пигментов.
Окрашивание изделий из поликарбоната возможно также в готовом виде (с поверхности). Для этой цели изделия погружают при температуре выше 60 °С в водяную ванну, содержащую в диспергированном состоянии 0,001 -1,0% нерастворимого в воде, но растворимого в маслах красителя, и 0,1-3,0% смеси сольвентнафты и маслорастворимого поверхностно-активного вещества (ПАВ), например, дитретоктилсульфосукцината натрия.
8481 всего просмотров, 0 просмотров за сегодня
