摘要：本文對(duì)聚全氟乙丙烯的著色進(jìn)行了研究，分析認(rèn)為先制備聚全氟乙丙烯色母粒再得到彩色樹脂的方法可使顏料在基體中獲得較好的分散。重點(diǎn)討論了制備聚全氟乙丙烯色母粒用載體樹脂、顏料、分散劑及加工設(shè)備等幾個(gè)方面的問題。
關(guān)鍵詞：聚全氟乙丙烯（FEP）；色母粒；顏料；分散劑；加工設(shè)備
1、前言
聚全氟乙丙烯是四氟乙烯與六氟丙烯的共聚物，簡稱氟-46（或F-46），英文名Tetrafluoroethylene-Hexafluoropropylene Copolymer,簡稱FEP，屬于熱塑性塑料。它具有優(yōu)異的耐高溫性、化學(xué)性和電學(xué)性，突出的表面不粘性和較高的機(jī)械強(qiáng)度，是一種高性能的材料，廣泛應(yīng)用于化工、電子、電器、紡織、冶金、航天、國防等領(lǐng)域。近年來，80%的FEP樹脂用于電線和電纜，并以每年20%的速度增長。15%的FEP樹脂作工業(yè)應(yīng)用，如脫模、薄膜、管道和模制品。目前，由于計(jì)算機(jī)中強(qiáng)制通風(fēng)電纜的規(guī)范，對(duì)這種樹脂已供不應(yīng)求。對(duì)FEP需求的巨浪促進(jìn)了其后加工及產(chǎn)品品級(jí)多樣化的研究開發(fā)[1]。其中，傳統(tǒng)的白色FEP絕緣電線電纜有被彩色線纜替代的趨勢(shì)。這種彩色線纜不僅要求在性能上完全符合耐高溫絕緣要求，而且顏色要鮮艷，易于分辨。它的出現(xiàn)，不僅可以美化產(chǎn)品，而且起到標(biāo)志作用。這將給電線電纜的制造和使用帶來極大便利，提高了安裝和調(diào)試水平。本文結(jié)合文獻(xiàn)資料和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐，研究制備可熔性聚全氟乙丙烯色母粒。2 聚全氟乙丙烯色母粒的制備有關(guān)FEP著色的文獻(xiàn)報(bào)道至今較少。
對(duì)于普通塑料而言，塑料著色的傳統(tǒng)方法有干法（浮染）著色、糊狀著色劑著色、液體著色劑著色、色母粒著色等。這幾種方法都有很多缺點(diǎn)，如顏料的分散性差、飛揚(yáng)大、污染環(huán)境、危害工人身體健康、顏料計(jì)量不易控制、著色效果差、成本高等[2]。特別是顏料加入量極小的制品，由于顏料的分散性差，從而導(dǎo)致色差的產(chǎn)生。對(duì)于顏料濃度很高的制品，由于顏料與樹脂的親和性差，制品加工性能欠佳，并且物理機(jī)械性能下降[3]。
色母粒著色較好地解決了上述問題，現(xiàn)在已經(jīng)成為普通塑料獲得高質(zhì)量著色塑料制品的主要手段。色母粒（Color Masterbatch）也稱顏料制備物（Pigment Preparation），由顏料、載體樹脂和添加劑三部分組成。色母粒是通過特殊的方法，把顏料高濃度地均勻載附于特定樹脂中而形成的一種高效著色劑，故又稱顏料濃縮物（Pigment Concentration）。FEP彩色樹脂的制備可借鑒此法，即先制備出色母粒，再得到樹脂。
以FEP為載體樹脂的色母粒的制備罕見文獻(xiàn)報(bào)道。 下面為實(shí)驗(yàn)室用直接著色和先制備聚全氟乙丙烯色母粒再得到彩色樹脂兩種不用方法得到的著色樹脂中顏料分散效果?？梢钥吹剑ㄟ^色母粒得到的著色樹脂，顏料的分散效果相當(dāng)理想，而直接著色的結(jié)果很差，有大的顏料團(tuán)聚體存在，顏料小顆粒分散也不均勻。因此，聚全氟乙丙烯色母粒的制備非常必要。下面具體研究制備聚全氟乙丙烯色母粒用載體樹脂、顏料、分散劑及加工設(shè)備等幾個(gè)方面的問題。
2.1 線纜 用FEP樹脂的物性FEP樹脂分子量不同，粘度和熔融指數(shù)不同，不同熔指級(jí)別的樹脂其用途也不同。適用于電線電纜的FEP樹脂，其熔融指數(shù)應(yīng)該在4.5-8.5g/10min（測(cè)試條件為327℃，5000g裝填）范圍。
2.2 適用于制備FEP色母粒的載體樹脂最終制品FEP彩色樹脂是將FEP色母粒與FEP樹脂按一定配比擠出成型。當(dāng)使用色母粒時(shí)，依據(jù)等粘點(diǎn)理論，樹脂與色母粒應(yīng)具有相近的粘度，方可使之混合均勻，顏料粒子在制品中分散效果良好。忽略粘度的匹配，將導(dǎo)致熔體均一性較差，最后引致絕緣包覆不合格。 因此，F(xiàn)EP色母粒用載體樹脂的熔融指數(shù)也應(yīng)在4.5-8.5之間。2.3制備FEP色母粒對(duì)顏料的要求顏料是色母粒中的關(guān)鍵部分。因?yàn)樗粌H為塑料制品提供顏色，而且顏料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，如化學(xué)結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性、分散性、細(xì)度等，直接影響到所生產(chǎn)的色母粒的質(zhì)量。
由于FEP的高熔融溫度，顏料的選擇非常重要。典型的熔融溫度變化范圍為165-370℃，大多數(shù)使用的顏料是無機(jī)物。各種能耐380℃以上高溫且其化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)均穩(wěn)定不變的無機(jī)顏料均可使用。通常，大多數(shù)的紅、黃、橙色為重金屬，鉻酸鎘、鉻酸鉛可獲得色彩艷麗的顏色及更好的穩(wěn)定性、蔽光性和分散性，棕色、藍(lán)色、綠色則由氧化鐵、鈷、鎳的混合物制備，他們也能有上述顏料的性質(zhì)，但色譜較為有限。
隨著對(duì)“無重金屬色系”需求的增長，紅、黃、橙及某些綠色配方非常受限，僅有橙色顏料在高溫聚合物家族中應(yīng)用，并且得到的是明亮、微透明且較難分散的制品。
文獻(xiàn)報(bào)道，Wodniok Lothar[4]將苝顏料應(yīng)用到耐高溫的擠出型聚合物中，作為對(duì)環(huán)境有害的Cd顏料的穩(wěn)定替代品。這種復(fù)合材料可在高于270℃時(shí)進(jìn)行擠出。例如：將含有95%Teflon FEP100和5%Red149顏料組成的復(fù)合物，在290—320℃下重復(fù)擠出5次，其顏色只發(fā)生輕微改變。
