Для того, чтобы улучшить их белизну и привлекательный внешний вид, можно использовать белые и придающие непрозрачность наполнители (среди которых наиболее часто используемым является двуокись титана), и осветлители, которые поглощают ультрафиолетовое излучение и отражают его в виде видимых лучей, делая компаунд ярче и придавая ему несколько иной оттенок, часто синеватый. Кроме того, можно оптимизировать соотношение блеска и матовости для повышения сенсорного воздействия. Разумеется, полученная приятная белизна должна сохраняться на протяжении всего срока эксплуатации благодаря соответствующей системе защиты. Воздействие атмосферных явлений является, возможно, самым серьезным фактором, вызывающим старение, но тепло, неоновый свет и загрязнения, такие как металлы переходной валентности, распространение микробов и прочие параметры, также должны приниматься во внимание. Почему следует использовать белые наполнители?
Тщательно выбранные белые неорганические наполнители могут существенно изменить оптическое поведение полимеров за счет их кроющей способности благодаря рассеиванию света.
Коэффициенты преломления обычных неорганических наполнителей находятся в диапазоне от 1.65 до 2.76, как можно видеть из таблицы 1, в то время как коэффициенты преломления термопластов находятся в диапазоне от 1.35 до 1.77. В зависимости от используемых полимеров и наполнителей, в таблице 2 даны различия в коэффициентах преломления каждого из полимеров и диоксида титана или каолина. Различия могут варьироваться от отрицательного значения до 1.4, что в результате дает самые различные значения эффективности.
Таблица 1: Коэффициенты преломления некоторых белых неорганических наполнителей Термопласты | L* | | TiO2 рутил | 2.76 | | TiO2 анатаз | 2.55 | | SZn | 2.2 | | Литопон | 2.37 | | ZnO | 2 | | CO3Ca | 1.65 | | Каолин | 1.65 |
Таблица 2: Коэффициенты преломления nD полимеров и отличия от nD TiO2 и каолина. Полимер | nD | a* | | TiO2 | Каолин | | Политетрафторэтилен PTFE | 1.35 | 1.41 | 0.3 | | Этилен/тетрафторэтилен ETFE | 1.40 | 1.36 | 0.25 | | Поливинилидинфторид PVDF | 1.42 | 1.34 | 0.23 | | Этилен/хлортрифторэтеилен ECTFE | 1.45 | 1.31 | 0.2 | | Полипропиленоксид PPO | 1.46 | 1.3 | 0.19 | | Поли(4-метил-1-пентен) PMP | 1.46 | 1.3 | 0.19 | | Ацетатбутиратцеллюлоза CAB | 1.47 | 1.29 | 0.18 | | Ацетатцеллюлоза CA | 1.47 | 1.29 | 0.18 | | Этилен/винилацетат сополимер EVA | 1.48 | 1.28 | 0.17 | | Полиоксиметилен или Полиформальдегид POM | 1.48 | 1.28 | 0.17 | | Полиметилметакрилат PMMA | 1.49 | 1.27 | 0.16 | | Полипропилен PP | 1.49 | 1.27 | 0.16 | | Полиэтилен PE | 1.51 | 1.25 | 0.14 | | Нейлон PA | 1.53-1.57 | 1.21 | 0.1 | | Поливинилхлорид PVC | 1.54 | 1.22 | 0.11 | | Стиролакрилонитрил coполимер SAN | 1.57 | 1.19 | 0.08 | | Полиэтилентерефталат PET | 1.57 | 1.19 | 0.08 | | Поликарбонатная смола PC | 1.59 | 1.17 | 0.06 | | Полистирол PS | 1.59 | 1.17 | 0.06 | | Полиэфиримид PEI | 1.63-1.68 | 1.11 | 0 | | Полисульфон PSU | 1.63 | 1.13 | 0.02 | | Полиимидовая пленка PI | 1.64-1.67 | 1.12 | 0.01 | | Фенолформальдегид PF | 1.70 | 1.06 | -0.05 | | Полиэфирэфиркетон PEEK | 1.65-1.77 | 1.06 | -0.05 |
Чем больше различие между коэффициентами преломления белого наполнителя и полимерной матрицы, тем выше значение рассеивания света и тем больше кроющая способность наполнителей. На приведенном ниже графике показана кроющая способность некоторых наполнителей в зависимости от различия в коэффициентах преломления используемого полимера и наполнителя.
Рисунок 1: Кроющая способность в зависимости от различия в коэффициентах преломления.
Среди различных возможных красителей, сульфид цинка, литопон, оксид цинка и т. д., являются наиболее привлекательными для создания уникального баланса оптических, технических и экологических свойств. Двуокись титана: усовершенствованный первоклассный белый краситель с благоприятными побочными воздействиями
Отдельные разновидности двуокиси титана (TiO2) благодаря их эффективности широко используются для рассеивания лучей света видимой части спектра, получения белизны, яркости и высокой непрозрачности пластмасс и каучуков. Кроме того, двуокись титана поглощает энергию ультрафиолетового излучения, что может дать существенное улучшение устойчивости к воздействию атмосферных явлений и долговечности продуктов из полимеров.
Для достижения этих целей предназначены специальные фотостабильные марки двуокиси титана, которые имеют более или менее сложные структурные схемы. На представленном ниже рисунке 'TiO2-структура красителя' в схематическом виде показана усовершенствованная форма с:
- Ядром из двуокиси титана, которое может отличаться кристаллической формой, анатаза или рутила и частиц подмикронного размера. Анатаз чаще используется в каучуковых смесях, а рутил в пластмассовых компаундах. Коэффициенты преломления у них разные: 2.55 и 2.76 соответственно.
- Слоем кремния для предотвращения возможного фотокаталитического действия двуокиси титана при использовании вне помещения.
- Слоем алюминия для предотвращения образования хлопьев в пластизолях или жидких красителях, повышения текучести и облегчения высушивания.
- Обработкой поверхности органическим веществом для того, чтобы сделать краситель реактивным, гидрофобным, гидрофильным или амфифильным (любящим и воду и масла). Здесь могут использоваться стеараты или силаны.
Рисунок 2: TiO2-структура красителя.
Двуокись титана также реализуется на рынке в виде маточных смесей, которые дают хорошую дисперсию в пластмассах без неблагоприятного воздействия на реологические свойства полимера. Это очень существенно, поскольку при отсутствии надлежащей дисперсии двуокись титана утрачивает свои оптические и механические свойства. Существует большое количество вариантов в зависимости от процентного содержания двуокиси титана, тона (синеватый, фиолетовый и т. д.), а также конечного применения и технологии обработки.
На приведенной ниже схеме 'Двуокись титана' суммируются основные эксплуатационные характеристики, свойства и области применения порошков и маточных смесей.
Рисунок 3: Характеристики, свойства и области применения двуокиси титана.
|
