無(wú)機(jī)納米材料具有不同于宏觀粒子或材料的特性,是目前材料科學(xué)、物理科學(xué)重點(diǎn)研究對(duì)象之一,當(dāng)將宏觀物體的尺寸分割至納米顆粒后,其物理性能及化學(xué)特性等性質(zhì)和大尺寸固體材料顯著不同。

將無(wú)機(jī)納米材料作為分散相應(yīng)用在聚合物基體中,不僅對(duì)聚合物基體起到增強(qiáng)、增韌等性能優(yōu)化的作用,并具有降低成本,提高塑料產(chǎn)業(yè)價(jià)值的作用。無(wú)機(jī)填料尺寸納米化可以使填料表面活性增高,促進(jìn)了填料在高性能化技術(shù)中的應(yīng)用,無(wú)機(jī)納米填料填充改性聚合物應(yīng)用廣泛、發(fā)展前景良好。與此同時(shí),無(wú)機(jī)納米填料在色母粒的生產(chǎn)與應(yīng)用研究中也得到了廣泛的應(yīng)用,具有重要的行業(yè)價(jià)值。

將納米CaCO3、納米BaSO4部分替代顏料應(yīng)用于色母粒中,采用納米CaCO3、納米BaSO4替代一部分顏料后,經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)幕旌瞎に囍苽渖�母�?然后將所制得的色母粒應(yīng)用于相應(yīng)制品中,結(jié)果表明,被著色制品色彩性能不僅沒(méi)有降低,反而有所增加,說(shuō)明實(shí)驗(yàn)中添加的無(wú)機(jī)納米粒子可以部分取代顏料,作為助劑分散在母�；�體中,無(wú)機(jī)納米粒子的加入為體系引入更多活性點(diǎn),有利于提高有機(jī)顏料在母粒中的分散均勻程度,同時(shí),可以使整個(gè)體系的加工過(guò)程的流動(dòng)性能基本上維持不變。

本文基于以往的研究,開(kāi)發(fā)新的能夠在色母粒的制備中進(jìn)行添加的無(wú)機(jī)納米填料。本文采用凹凸棒粘土、硅灰石、蒙脫土等無(wú)機(jī)納米填料,通過(guò)干混的方法分別以不同的比例部分替代顏料制備聚烯烴(低密度聚乙烯)色母粒,將添加納米填料的聚烯烴(低密度聚乙烯)紅色母粒加入到制品樹(shù)脂LDPE中,使用平板硫化儀進(jìn)行模壓成型制備色板及薄膜制品,采用積分球測(cè)色儀表征樣板、膜的色彩性能,考察無(wú)機(jī)納米填料部分替代顏料對(duì)紅色母粒色彩性能的作用,采用光學(xué)顯微鏡觀察薄膜制品中的分散狀況,使用熔融指數(shù)儀測(cè)定色母粒的熔融指數(shù)來(lái)表征母粒的加工流動(dòng)性,最后測(cè)定體系的耐熱溫度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：凹凸棒粘土、硅灰石、蒙脫土三種無(wú)機(jī)納米填料部分替代有機(jī)紅顏料(永固紅F5R)制備色母粒,其最終制品的色彩性能不但沒(méi)有降低,在一定程度上還有所增加,所以三種無(wú)機(jī)納米填料的加入,在保證各項(xiàng)性能不降低的條件下,有效的減少了顏料的用量,達(dá)到大大減少了紅色母粒生產(chǎn)成本的效果。

三種無(wú)機(jī)納米填料部分替代有機(jī)紅顏料的最佳替代比例分別為15%、15%、10%,在三種無(wú)機(jī)納米填料的最優(yōu)替代比值時(shí),通過(guò)將所制母粒添加到樹(shù)脂中所得的制品的色彩性能、加工流動(dòng)性等基本功能及工藝性能保持不變。

三種無(wú)機(jī)納米填料部分替代有機(jī)紅顏料,三者都屬于無(wú)機(jī)剛性粒子,因?yàn)楦髯蕴赜械奈⒂^結(jié)構(gòu),使得三者在整個(gè)體系中都能起到研磨顏料、阻隔顏料團(tuán)聚的作用,從而有效的改善了體系的分散性能,所以在三種無(wú)機(jī)納米填料的加入后,雖然體系顏料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了,但是由于分散性提高了,體系中的顏料有效濃度并未降低,從而使得色母粒對(duì)塑料制品的著色效果沒(méi)有受到影響。

凹凸棒粘土部分替代有機(jī)紅顏料在最佳替代比例時(shí),所制備的色母粒添加在樹(shù)脂里得到的制品與不替代相比,色差僅為0.28,而耐熱溫度則提高了13℃；硅灰石在最佳替代比例時(shí),制備的制品與不替代相比,色差為1.07,但是其耐熱溫度提高了23℃；蒙脫土在最佳替代比例時(shí),制備的制品與不替代相比,色差為0.34,耐熱溫度提高了8℃。