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(shù)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(shù)脂、顏料、分散劑及加工設(shè)備等幾個(gè)方面的問(wèn)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(jiǎn)稱氟-46（或F-46），英文名Tetrafluoroethylene-Hexafluoropropylene Copolymer,簡(jiǎn)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(guó)防等領(lǐng)域。近年來(lái)，80%的FEP樹(shù)脂用于電線和電纜，并以每年20%的速度增長(zhǎng)。15%的FEP樹(shù)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(shù)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(kāi)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(lái)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(shù)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(wèn)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(shù)脂和添加劑三部分組成。色母粒是通過(guò)特殊的方法，把顏料高濃度地均勻載附于特定樹(shù)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(shù)脂的制備可借鑒此法，即先制備出色母粒，再得到樹(shù)脂。
以FEP為載體樹(shù)脂的色母粒的制備罕見(jiàn)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(shù)脂兩種不用方法得到的著色樹(shù)脂中顏料分散效果?？梢钥吹?，通過(guò)色母粒得到的著色樹(shù)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(shù)脂、顏料、分散劑及加工設(shè)備等幾個(gè)方面的問(wèn)題。
2.1 線纜 用FEP樹(shù)脂的物性FEP樹(shù)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(shù)脂其用途也不同。適用于電線電纜的FEP樹(shù)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(shù)脂最終制品FEP彩色樹(shù)脂是將FEP色母粒與FEP樹(shù)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(shù)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(shù)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(wú)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(wú)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(wú)重金屬色系”需求的增長(zhǎng)，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。
