1.3耐熱性
塑料用顏料的耐熱性是指其加工和使用溫度下顏料的顏色或性能的變化程度。在PVC、PE中的顏料應當能耐160~180℃;ABS、PS需在250~280℃加工;PP、PA、PET等則需高達280℃以上。值得注意的是在考慮顏料耐溫的同時,還要考慮其受熱時間。因塑料在加工成制品時,加工方法不同,受熱時間不同;在使用過程中,用途不同,受熱時間也不同,一般要求顏料的耐熱時間為4~10min。通常使用溫度越高,耐熱時間越短。
根據HG/T 3853-2006顏料干粉耐熱性測定法,可直接得到鈦白粉在干粉狀態下的耐熱溫度數據。
另一種作為顏料耐熱性的評定方法是熱失重測定。熱重法(TG)可采用差熱天平儀,從室溫至300℃測試樣的熱失重。試樣重量約10 mg,升溫速度為10℃/min,空氣氣氛。
1.4耐候性
在鈦白粉的下游用戶,如油漆、涂料、塑料型材等產品的使用中,通常是暴露在室外的自然環境下。在整個的使用壽命期間,要受到太陽光、大氣、雨、雪、溫度、濕度、風等惡劣自然條件的浸蝕,還要受到塵埃、鹽分或油脂、洗滌劑等諸多人為條件的浸蝕。因此涂膜、塑料表面會發生老化、剝落、變色、光澤降低、泛白、龜裂、脆化、粉化等現象。涂膜、塑料抗拒自然條件下老化現象的能力總稱為耐候性。因此耐候性不僅受到鈦白粉和其它顏料的影響,展色劑樹脂的種類,被涂物體、底涂層的狀態,涂膜厚度以及在自然環境下這些條件的相互作用都強烈地支配著耐候性。耐候性是鈦白粉顏料極其重要的應用性能指標。
對于鈦白粉導致塑料型材等黃變的現象,其機理比較容易分析,一般是因為制作塑料型材等 的原料在加工過程中熱老化現象,再就是使用過程中的紫外線照射等。如果是采用了較多的不飽和樹脂,則在高溫時,樹脂中的不飽和鍵和分子中的芳香族化合物等更容易發生熱氧降解,從而導致塑料型材的黃變。
耐候性的測試是鈦白粉指標中耗時最長的一個指標,特別是在進行自然條件下的耐候性試驗時,一般都需要數千甚至上萬小時。于是人們為了縮短耐候性試驗的周期,開始尋找能夠促進老化速度的試驗方法,現行可應用于塑料行業的方法是“GB/T 16422.2-1999塑料實驗室光源暴露試驗方法 第2部分:氙弧燈”。對老化試驗后的樣品性能檢測可按照“GB/T 15596-1995塑料暴露于玻璃下日光或自然氣候或人工光后顏色和性能變化的測定”進行。
1.5 遮蓋性
鈦白粉可強烈地散射或折射光線,如果在塑料制品中含有足夠的鈦白粉,則所有照射其表面的光線均被反射,使該產品顯得不透明和白色。然而,若一個較薄的薄膜中,則會產生少量的光線完全地通過,則這薄膜就無法完全不透明,且和白色薄膜比較顯得灰色。在涂料、油墨中,鈦白粉的遮蓋力的表征方法在塑料中根本無法適用,我們采用光密度值來表征鈦白粉的遮蓋力(或不透明程度)。
當光照射在鈦白粉著色的塑料薄膜上時,部分光線被反射,部分被吸收,其余部分投射。顯然,膜厚度確定時,投射光強度越小,表明鈦白粉的遮蓋力越高。依此原理,我們可以用透射率(T)、阻光率(O)和光密度(D)這三個參數來表征遮蓋力。
在薄膜的材質、厚度等條件確定的情況下,T值越小,O、D值越大,所用鈦白粉的遮蓋力就越高。
在塑料應用體系中,鈦白粉的分散性可借助于其分散在樹脂制成色母粒中后,再將色母粒稀釋后吹制成一定厚度的塑料膜,再對塑料膜的透光性進行檢測,并以此來作為鈦白粉分散性的定量結果。試驗過程必須用相同的吹膜制備工藝制備出不同鈦白粉的PE膜,再進行透光率的對比 檢測,以便分析目標樣品的在塑料中的分散程度。
吹膜制備可參考“GB/T 4456-2008 包裝用聚乙烯吹塑薄膜”及 “GB/T 1956-94 聚丙烯吹塑薄膜”;對塑料膜的厚度檢測參考“GB/T 6672-2001 塑料薄膜與薄片厚度測定 機械測量法”;對塑料膜的透光率檢測參考“GB/T 2410-2008 透明塑料透光率和霧度試驗方法”。
1.6 加工性
鈦白粉加入塑料中,會對塑料的加工流變性能產生影響。含量越高,這種影響就越顯著。所以在白色母粒(特別是高濃度的品種)中應用的鈦白粉,必須進行加工性能的檢測,鈦白粉加工性的優劣成為決定生產效率和成本的關鍵因素。
鈦白粉的加工性可以采用動態扭矩流變法來評價。試驗在相同的配料比例和加工溫度下進行,記錄達到最大扭矩的時間,這實際就是物料的塑料化時間,因為只有當物料完全塑化后扭矩才能逐漸降低,由此判斷,鈦白粉類型的不同不會造成體系塑化時間的差異。塑料在加工設備中加工時,塑化時間由溫度、壓力和剪切摩擦作用決定。不同類型的鈦白粉,導熱系數、硬度及摩擦系數沒有多少差異,添加量相同時對塑料的熱傳導及剪切摩擦作用基本相同,故塑化時間無差異。因此最大扭矩和平衡扭矩越低,加工過程就會越順利,功率消耗也會越小。塑料中加入鈦白粉后,粘度上升,流動性降低,使加工變得困難,而平衡扭矩直接反映了體系的最終粘度,故平衡扭矩越低表明鈦白粉的加工性越好。
為了選擇聚合物產品的加工條件,工業上常用轉矩流變儀測定聚合物流體的流變性能,工業用轉矩流變儀有Brabender(布拉班德)流變儀,Hake(哈克)流變儀等。這類儀器可以模擬高分子成型中真實過程的條件,因此常用來測定在加工過程中聚合物的流變特性,并據此來選擇聚合物加工的最佳工藝。待測聚合物用轉矩流變儀進行成型加工時,測定其流變儀的轉矩值、物料溫度值、熔體壓力及工作時間等參數,可以畫出被測聚合物“成型加工”時的轉矩-時間曲線,溫度-時間曲線,并可據此判斷聚合物熔體的粘度變化情況(即轉矩值變化情況),熔融過程中的能量消耗情況,熔融特性,熱穩定時間及聚合物的分解特性等一系列工藝參數,從而為實地對該聚合物進行熔融加工提供必要的工藝數據。