塑料用钛白粉怎么选:塑料薄膜与白色母粒

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吹膜出现孔洞,或白色母粒堵塞过滤网,原因往往出在所选的塑料用钛白粉上:对于PE、PP等聚烯烃塑料中的二氧化钛,应选用经有机表面处理的金红石型,以获得良好的分散性。选择白色母粒用钛白粉时,需先在TDS和COA上核对表面处理类型、水分及挥发分,再在您自己的生产线上以高填充量试验分散性,然后才批量生产。

塑料薄膜和母粒选错钛白粉,问题出在哪里

生产线上最常见的三类问题是薄膜孔洞、结块颗粒,以及白度或颜色偏差。这三类问题都是在物料进入挤出机之后才暴露出来,此时再换料,已经耗费了时间并产生废品。

**薄膜孔洞(lacing)**是挤出温度下水汽逸出造成的细小穿孔。钛白粉粉体内部或附着在表面处理层上的水分,进入挤出机后汽化,在熔体中形成气泡。薄膜吹胀变薄时气泡膨胀,破裂成孔洞或麻点。薄膜越薄,孔洞越容易出现,也越容易被发现。

结块颗粒是在塑料基体中未被完全分开的钛白粉团聚体。在薄膜上,它们表现为坚硬的白点。在挤出机中,它们逐渐积聚在过滤网上,使滤压升高,不得不停机换网。对于薄膜,一个较大的团聚体就可能使薄膜在牵引或吹胀时断裂。

白度和遮盖力偏低或薄膜泛黄,说明晶型或表面处理层不合适,或钛白粉分散不均,未能充分散射光线。泛黄通常与表面处理层和塑料助剂在加工温度下的相互作用有关,因此需要在正在使用的配方上进行试验。

对于户外使用的产品,锐钛型会导致塑料降解,这是由光催化活性引起的:在紫外线照射下,颗粒表面产生自由基,使聚合物链断裂。与使用金红石型相比,薄膜或制品会更早出现粉化、变脆和褪色。

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选择塑料用钛白粉的4项决定性标准

下列每项标准都对应上文的一种问题。按这个顺序阅读,您从TDS上就能排除大部分不合适的选择。

标准1——晶型:塑料用金红石型钛白粉还是锐钛型

工业上常见的二氧化钛有金红石型和锐钛型两种晶型。金红石型折射率更高,对光的散射更强,在相同用量下遮盖力更好。这种晶型的耐候性也更好,因为其光催化活性较低。

锐钛型带轻微的蓝相,需要冷白色调时常被选用,但其光催化活性高,遇到紫外线时会使塑料基体快速老化。对于用于包装膜、农用膜或户外制品的白色母粒,金红石型是默认选择。只有当产品在室内使用,且色调要求必须采用锐钛型时,才值得考虑它。

标准2——表面处理

钛白粉颗粒通常带有表面处理层,这一层决定颗粒在塑料中的表现。**无机层(铝、硅)**包覆颗粒的活性表面,降低光催化性并提高耐久性。有机层有助于树脂润湿颗粒,这对PE、PP等非极性聚烯烃很重要,因为钛白粉表面本身是极性的,与塑料基体难以相容。

对涂料最优的处理方式,用于塑料时可能效果较差。为水性或极性溶剂型树脂设计的包覆层,对聚烯烃的润湿性通常较差,使颗粒难以分开而容易团聚。阅读TDS时,请查看制造商注明的是哪种处理类型,以及适用于哪种树脂体系。

标准3——水分和挥发分

较厚的无机处理层容易吸收空气中的水分,因此粉体即使刚出厂也可能带有额外的水。这些水不会在混合时消失,而是随颗粒进入挤出机,在挤出温度下汽化,最终变成薄膜上的孔洞。

因此,需要在TDS上查看水分和挥发分指标,并与每批COA对照,因为公布值可能因批次和储存条件而不同。还要对照测试方法和测试条件,这样两家供应商的数据才能在同一基础上比较。

标准4——高填充量下的分散性

白色母粒中钛白粉比例很高,所以粉体在进料时必须自由流动、不结块,与基体树脂混合时要易于润湿。结块的粉体进料不均,使各批次含量波动,并形成团聚体。

分散不良表现为滤压快速升高和薄膜上出现白点,同时会降低薄膜的强度。润湿和解聚的原理与涂料中的问题相同,您可以进一步参考如何解决工业涂料中颜料分散不良的问题,但对于母粒,需要直接在实际填充量下试验。

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如何让钛白粉与您的薄膜和母粒生产线相匹配

以下三步流程由最终产品的要求出发,一直到具体选型,每一步都有可记录的输出,可作为原料审批的档案。

步骤1——确定最终应用

明确写出产品是吹塑薄膜还是流延膜,在户外还是室内使用,基体树脂是PE还是PP。吹塑薄膜比厚膜对结块颗粒和水汽更敏感。户外产品需要带抗光催化表面处理的金红石型。基体树脂决定所需的有机处理类型。

步骤2——试验

使用候选钛白粉,在与现用样品相同的条件下运行,并测量三项内容:

  1. 运行一段时间前后的滤压,以观察过滤网上的积聚速度。
  2. 薄膜上的颗粒:用肉眼或在背光灯下检查白点和孔洞。
  3. 在相同薄膜厚度下,与现用样品比较白度和遮盖力。

如果母粒是预先制作的,则不仅要在薄膜最终浓度下试验,也要在母粒的填充量下试验。

步骤3——选定钛白粉类型

对于薄膜和白色母粒,合适的类型是塑料用经表面处理的金红石型二氧化钛。金红石型提供遮盖力和耐候性,面向塑料的处理层有助于在聚烯烃中分散。锐钛型只宜保留给特定的室内应用。

选择供应商时,请要求每批提供TDS和COA。Vichem分销Tinox和WhiteArrow的钛白粉,用于涂料和塑料;您可以发送需求,以便将各类产品的处理层与生产线的塑料基体进行比较。如果产品是户外使用的PVC,则标准有所不同,我们已有专门文章介绍如何选择户外PVC制品用钛白粉。

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选择塑料薄膜用钛白粉的常见错误

下面三种错误,反复出现在由涂料转做塑料的工厂,或更换钛白粉供应商的工厂。

**把涂料级钛白粉用于塑料。**涂料级产品的处理层针对极性树脂和溶剂体系,因此在聚烯烃中润湿性较差。同时做涂料和塑料的工厂,容易因为都是白色粉体而把它们合并成同一个物料编码。涂料配方还配有按基体树脂选择的溶剂体系,如文章按树脂体系选择工业涂料稀释溶剂所述;挤出塑料没有这个稀释步骤,所以粉体必须在熔融树脂流中自行润湿。

**忽视防潮包装袋的储存。**无机处理层会吸潮,所以已拆封或破损的包装袋,存放在潮湿的仓库中,即使最初的COA合格,也会把水汽带入挤出机而造成薄膜孔洞。使用后需把袋口封严,收货时也要检查包装袋。

**只比较白度,而不在母粒填充量下试验分散性。**两个样品粉体测得的白度相同,在塑料中的分散性仍可能不同。只有在实际填充量下运行,才能看出滤压和白点方面的差别。

常见问题

塑料用二氧化钛与涂料用钛白粉有什么不同?

主要区别在表面处理层。涂料用的经处理后与极性树脂和溶剂相容,而塑料用的则需要在聚烯烃中润湿良好并耐受挤出温度。水分、挥发分和粉体的自由流动性也控制得更严格。

白色母粒用钛白粉应选金红石型还是锐钛型?

大多数白色母粒应选用金红石型,因为其遮盖力更高,抗紫外线更耐久。锐钛型带蓝相,但光催化活性高,用于户外时会使塑料很快粉化。只有需要冷白色调的室内产品才考虑锐钛型。

为什么白色塑料薄膜添加钛白粉后出现孔洞?

常见原因是钛白粉中的水汽在挤出温度下汽化。水来自吸湿的处理层或储存不当的包装袋。请检查该批COA上的水分、包装袋状态,然后烘干或换批次进行比较。

塑料中的二氧化钛会使塑料在户外变脆吗?

经合适表面处理的金红石型通常使塑料在户外更耐久,因为它能散射并吸收一部分紫外线。锐钛型或处理不良的产品反而会促进光催化,使聚合物链断裂,塑料变脆。选对晶型和包覆层是决定性因素。

结论

塑料薄膜和白色母粒用钛白粉,应选用面向塑料的、经表面处理的金红石型,因为最常见的两种失效原因,是水汽造成薄膜孔洞,以及分散不良造成滤网堵塞。这两点都可通过TDS、COA和一次试产来检验。

  • 对PE、PP等聚烯烃,选择经有机表面处理的金红石型。
  • 查看每批的水分和挥发分以预防lacing,并保持包装袋密封。
  • 在实际母粒填充量下试验滤压和白点。
  • 要求每批提供COA,以便在各次交货之间对照。

请提供生产线的基体树脂类型、薄膜厚度和挤出条件,Vichem技术团队将推荐合适的钛白粉并协助试样。

Vichem 是越南市场上科思创(Covestro)、中石化(Sinopec)、道达尔科碧恩(TotalEnergies Corbion)、布勒(Bühler)、Tinox 等国际知名品牌化学助剂及设备产品的经销商。

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