塑料具有絕緣性強(qiáng)、力學(xué)性能優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕，易加工及成本低等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于電纜加工業(yè)中，比如聚氯乙烯絕緣電力電纜、交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜、市話通訊電纜等。色母粒作為塑料進(jìn)行著色及其賦予特殊功能，比如阻燃、抗紫外線、抗菌耐老化、抗腐蝕、耐磨擦等，已在電纜加工工業(yè)中廣泛應(yīng)用。為適應(yīng)新材料、新工藝、新設(shè)備、新標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，專(zhuān)用色母粒已成為PVC線纜生產(chǎn)的必須之選。

PVC色母粒應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上通用的色母粒，應(yīng)用在一般低端制品上是可行的，但不能滿足各種塑料的著色。因?yàn)橥ㄓ蒙噶５妮d體一般是直鏈脂肪酸的鹽類(lèi)，比如氧化聚乙烯蠟、聚醋酸乙烯類(lèi)等，預(yù)熱干燥溫度不得大于 100℃。隨著塑料加工工業(yè)的發(fā)展，專(zhuān)用塑料種類(lèi)、牌號(hào)不斷派生，對(duì)塑料制品的性能技術(shù)要求更加嚴(yán)格，專(zhuān)用樹(shù)脂、專(zhuān)用色母粒適時(shí)誕生。

PVC專(zhuān)用色母粒主要載體成分是特殊的聚酯類(lèi)，需經(jīng)單體聚過(guò)程時(shí)添加引發(fā)劑和交聯(lián)劑改性，加工生產(chǎn)十分復(fù)雜。我國(guó)國(guó)內(nèi)已有獲得簡(jiǎn)單生產(chǎn) PVC 色母專(zhuān)利的報(bào)道，但與國(guó)外PVC 母粒使用效果相比尚有些差距。

國(guó)外PVC 色母粒

國(guó)外PVC色母粒經(jīng)過(guò)紅外光譜分析，其載體為聚鄰苯二甲酸丁二醇酯，無(wú)PVC原料。

從表1得出，國(guó)外色母料的粘度遠(yuǎn)低于本色料，且達(dá)到平衡轉(zhuǎn)矩時(shí)間也早于本色料。此外，顏料的加入會(huì)使 PVC粘度增加，流動(dòng)性下降，從而影響色母粒(顏料)的分散，所以必須要使含有大量顏料的 PVC色母粒流動(dòng)性大于(粘度小于)PVC本色料。從客觀的物理現(xiàn)象看，欲將少量的有色粘性熔體與大量的無(wú)色粘性熔體混合染勻時(shí)，只有少量著色熔體的流動(dòng)性大大高于大量無(wú)色熔體時(shí)，才能充分混合染勻。

PVC色母粒配方試制

以PVC樹(shù)脂為載體，加入顏料后會(huì)使混合物熔體粘度增高。假如增加一定量的增塑劑提高色母粒的流動(dòng)性，就會(huì)減降其粘度改善顏料粒子的分散。在多次實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)矩流變曲線的平衡轉(zhuǎn)矩可以下降，但總比國(guó)外PVC母粒高，擠出壓片中顏料分散也有所提高。由此認(rèn)為，增塑劑對(duì) PVC樹(shù)脂極性基團(tuán)之間起溶化作用，使 PVC 分子鍵距離增大，粘度降低。但 PVC 材料的顆粒度與聚合度影響到增塑劑的浸潤(rùn)速度與效果，顏料的結(jié)構(gòu)與粒徑大小也影響了分散均勻性。所以 PVC色母顏色的分散性并不完全會(huì)因?yàn)镻VC粘度降低而提高，在擠出過(guò)程中仍產(chǎn)生色花現(xiàn)象。

首先，選擇適宜的多種增塑劑配合。如表2所示。

其次，引入另一種樹(shù)脂對(duì) PVC樹(shù)脂改性。選擇溶角度參數(shù)相近，二者極性及共混條件下熔體粘度相差不大的材料，依靠溫度和剪切力的作用使之形成微觀均勻分散的共混體，以降低PVC材料熔體粘度。表3為參選各種聚合物的溶解度參數(shù)。

再次，調(diào)整PVC色母粒生產(chǎn)工藝、設(shè)備。按配方將PVC樹(shù)脂粉、改性樹(shù)脂粉、顏料、穩(wěn)定劑和其它助劑定量加入攪拌機(jī)，開(kāi)機(jī)后緩慢加入稱(chēng)量好的混合增塑劑，直至加完。高速攪拌8–15min，出料裝入有完整薄膜內(nèi)襯的包裝袋內(nèi)，扎緊口袋。

在60℃恒溫倉(cāng)內(nèi)熟化4–8h。增加熟化這一過(guò)程是為了保證增塑劑能滲透到粒徑不一、疏密不一的PVC樹(shù)脂及顏料、助劑顆粒的內(nèi)部，從而達(dá)到增塑效果的一致性。

考慮到同向雙螺桿擠出機(jī)的摩擦、剪切力較強(qiáng)，PVC 樹(shù)脂屬熱敏感材料在高溫、高剪切的情況下容易產(chǎn)生分解，故改選南京誠(chéng)盟塑機(jī)生產(chǎn)的WHS140/T80 往復(fù)式雙階混煉擠出機(jī)生產(chǎn) PVC色母粒。

最后，要對(duì)調(diào)整后的PVC 色母料配方工藝進(jìn)行驗(yàn)證。從圖1的165℃時(shí)流變曲線及表4轉(zhuǎn)矩值看出，PVC色母料及添加色母粒后的PVC的轉(zhuǎn)矩值均低于本色料，保證了擠出樣品物中顏料分散均勻、無(wú)色花，與國(guó)外PVC色母粒的轉(zhuǎn)矩值差距減小。

綜上所述，PVC線纜專(zhuān)用母粒在國(guó)內(nèi)尚屬新生產(chǎn)品，國(guó)際上也尚無(wú)成熟的借鑒。用作PVC塑料制品特別是軟質(zhì)制品的著色劑應(yīng)從以下幾點(diǎn)進(jìn)行把握：

第一，著色劑不能選在機(jī)染料，因?yàn)槠洳蝗苡谠鏊軇瑫?huì)嚴(yán)重遷移;不能用金屬粉、珠光類(lèi)特種效果顏料，其粒徑大，產(chǎn)生電性能差;盡量不選用群青蘭或紫作著色劑，會(huì)與氯化氫反應(yīng)而褪色;氧化鐵黃、紅、棕、黑類(lèi)顏料會(huì)促進(jìn)PVC降解;爐法炭黑在PVC 電線電纜母粒中不宜使用，難分散，破壞電性能;聯(lián)苯胺黃、橙類(lèi)有機(jī)顏料系軟質(zhì)顏料不耐加工，易變色;含鈣的色淀類(lèi)顏料吸濕性大，影響電性能。

第二，PVC 色母料用顏料從牢度指標(biāo)上選，耐酸性好、耐熱性適中、耐遷移好、耐光性好。

第三，PVC 色母粒用顏料從物性指標(biāo)上選，顏色穩(wěn)定性高(色差小、著色力高);吸油量要低(有利分散);水溶液中呈中性或微酸性;水中電介質(zhì)低;含濕量小。

第四，PVC線纜色母粒與 PET色母粒一樣要測(cè)粘度系數(shù)、無(wú)論用在什么牌號(hào)PVC 樹(shù)脂中，色母粒的粘度系數(shù)要小于本色樹(shù)脂的粘度系數(shù)，否則影響其分散性，顏色發(fā)花。

第五，線纜公司要保證出廠產(chǎn)品的先進(jìn)性與穩(wěn)定性，必須與色母生產(chǎn)商溝通材料變化，工藝調(diào)整等具體情況。色母粒配方設(shè)計(jì)也要根據(jù)材料特性、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品使用要求來(lái)調(diào)整相熔性、耐熱性、分散性等具體技術(shù)措施。