全色系热塑性聚氨酯色母粒的制备及性能研究

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热塑性聚氨酯(PUR-T)作为近些年来炙手可热的新型高性能弹性体材料,兼具着如橡胶般独特的高弹性性能和塑料一般的高硬度、高强度性能,易加工,加工方式多种多样,故而已广泛应用于各个领域。而今颜色已作为工业产品中不可或缺的重要部分,所以关于PUR-T材料的着色问题也越来越得到重视。色母粒作为一种高聚物材料的专用着色剂,工艺简单、着色效果优异且无污染,几乎已成为现今塑料着色的主要方法。所以研究如何将色母粒技术应用于PUR-T材料的着色当中已成为PUR-T以及色母粒应用发展的一个重要方向。本文采用色母粒技术,通过干法工艺分别制备了添加有机颜料或无机颜料,极性分散剂或非极性分散剂的PUR-T蓝母粒、PUR-T红母粒以及PUR-T黄母粒。并用透射电子显微镜(TEM)观察了颜料粒子的微观形态,用测色仪表征注塑样板的色彩性能,用光学显微镜观察了采用平板硫化仪模压成型的薄膜制品中颜料的分散情况,通过熔体流动速率仪测定PUR-T色母粒的熔体流动指数来表征母粒的加工流动性以及用毛细管流变仪来测定PUR-T色母粒的流变性能。结果表明:有机颜料酞菁蓝15:3、颜料红144、颜料黄151,无机颜料氧化铁红、氧化铁黄均适用于制备PUR-T色母粒。不同载体树脂和分散剂对其性能都有一定影响,母粒的着色效果和加工流动性能有一定差异。聚酯型PUR-T相较于聚醚型PUR-T更适合作为载体树脂。采用有机颜料制备的PUR-T色母粒,随着分散剂添加量的增加,母粒及其制品的色彩性能和加工流动性都有一定程度的提高,且在添加量为6wt%或8wt%时达到最佳性能,母粒制品的色彩性能会经过一段时间波动后达到稳定,同时非极性分散剂的作用效果要优于极性分散剂的作用效果。采用无机颜料氧化铁红和氧化铁黄制备的PUR-T色母粒,母粒及其制品拥有优异的色彩性能、分散性能以及加工流动性能,分散剂的添加量对其性能的影响不大,可以添加少量分散剂或者在某些需求下可以不添加分散剂。添加4wt%分散剂时,母粒的加工流动性能和流变性能较好。同时,极性分散剂和非极性分散剂的作用效果有所区别。综合来看,对于采用不同颜料制备PUR-T色母粒,分散剂的类型和最佳添加量没有明确通用的规律,需通过实验和性能测试得到最佳的制备配方。
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