专用色母料着色工艺对管材性能的技术分析

摘要：新型管材PP-B、PP-R、PEX、PE、铝塑复合管等塑料管材，原色料加专用色母料后具有优良的分散性、抗冲击性、耐老化性、耐高低温性、耐环境应力开裂性。其主要性能接近和达到或超过进口带色料的性能指标。对管材性能的技术分析和专用色母料的推广、应用的价值分析能使国内众多管道制造企业减少生产成本、提高经济效益。

    关键词：PP-B、PP-R、PEX、PE、铝塑复合管、专用色母料、无毒卫生性、分散性、树脂亲和性、耐老化性、流动性、减少生产成本、经济性。

    一、前言  随着新型塑料管材的迅速发展、管材、管件产量的剧增，国外企业在九十年代末相继推出适用于管材生产的PP-B、PP-R、PEX、PE等原料。其中相当部分是带色原料，价格昂贵，有的质量不是很稳定。外资企业正在迅速的加入我国的塑料管道产业，并有着垄断市场的可能，所以国内原料企业必须清醒，要积极开发市场需要的各种新型管材原料，要赶超世界先进水平，不是跟着。跟着是永远赶不上去的，跨越才能实现赶超。因此我们在九十年代末研制了添加合适的抗氧剂、光稳定剂等的专用PP-B、PP-R色母料来代替国外产品。

    本文着重阐述新型管材专用色母料的配方设计、制造技术及应用效果。其和国外同类产品、带色原料比，具有明显的企业经济效益和社会效益。

    我国聚丙烯用于建筑冷热水系统的技术最早由韩国引进，其管材加工设备和原材料均从韩国进口，其中还进口了大量的黄色色母料，很透光，价格达到了3.7万元／吨，生产的产品就是目前所说的PP-B管材。当时采用的产品验收标准为韩国标准KSM3362。该标准的各项指标要求较低，产品最先用在低温地板采暖，五年多的工程应用取得了一定的成功经验。PP-R管材生产技术从国外引进之后，在两三年的时间里发展很快，从生产、加工到应用各环节都没有出现重大问题，较之铝塑复合管技术在市场上的推广应用是比较成功的。目前PP-R、PP-B是聚丙烯管材的主要品种，主要用于建筑用冷热水输送等领域。有利于PP-R、PP-B管材发展的正面因素有以下几点：1、国外有比较成熟的成套技术和成功应用经验可以借鉴。产品在国内进入起步阶段，从国外引进了管材专用料和色母料，并采用欧洲标准或ISO标准进行质量控制。2、管材和管件的可热熔焊接性能降低了管件设计和加工的难度，避免了连接处易发生滲漏问题。3、国内塑机制造水平提高，市场竞争出现了一批质量和服务较好的企业，宁波方力企业就是其中之一。在市场推动下，国内众多企业跨进了管材加工行业的门槛。据了解，国内现加工PP-R、PP-B、PE管材、管件的企业有近一千家。国内PP-R、PP-B管材专用料的研究开发在石化企业内也加快了步伐。国产管材专用料、专用色母料的研制出现抑制了进口管材专用料的价格，进口带色料价格要高于本色料2～3千元／吨。所以用进口本色料和国产本色料加上质量好的色母料能减少企业生产成本2000～2500元／吨，有利于管材生产企业长远发展。

    我国最早引进韩国PP-R、PP-B管材专用料都带色母粒。进口的美国著名的色母粒制造商汉纳公司在给国产及进口管材本色了配色，价格每吨近4万元。在色母粒行业选择颜料至关重要，经过特殊工艺配方使色母料在管道中分散更重要。有的管道企业购廉价的色母料，造成管材质量不佳。众所周知，使用我单位色母料的管道企业有二百多家，国外原材料管材专用料供应商7家，用进口本色料加色母料加工管材、管件反映一致满意。经国家化学建筑材料测试中心测试都通过1000h、80℃高温耐压试验。色母料着色工艺不光使用在管材上，在汽车、船舶、电子产品和国防等工业上均有应用，且要求使用年限都很长。用于PP-R、PP-B、PEX、PE铝塑复合管的专用色母料应有如下条件：1、无毒卫生，符合饮用水卫生标准（GB/T5750-85&nbsp; GB/T17219-1998）；2、热稳定性好，能满足管材长期在高温下使用要求；3、分散性与树脂相容性好，物理机械性能高；4、分子量高，熔融指数（MI）低；5、颜料选择和添加剂搭配适当，粒子均匀。<BR>二、实验部分PP-R、PP-B新型管材专用灰色母料的制备：<BR>针对上述管材生产特点，对颜料选择的要求，选择无毒、耐高温和性能稳定的瑞士汽巴颜料。经美国FDA卫生检测，其中黄色颜料需28万元／吨。我们经特殊配方，采用研磨、开炼工艺，生产出的PP-R、PP-B专用色母料无毒性、抗氧耐高温性、耐溶剂性、耐迁移性均很好。对生产管材、管件企业使用不同管材专用本色料添加不同树脂、分散剂和偶联剂，增加颜料和专用料的相容性、亲和性。在管材生产过程中色母料可先于树脂熔化，增加流动性，使色母料均匀分散在专用管材料之中，生产出符合标准的合格管材、管件。    

   二、结果与讨论

   3.1 灰色PP-R、PP-B色母料的配方设计

   聚丙烯管道系统的管材料应含必需的添加剂，且应均匀分散。须强调：PP-R料是用任何类型聚丙烯在添加聚乙烯共混改性的方法是得不到的，只能由聚丙烯生产装置生产。PP-R、PP-B专用色母料的结构有四部分组成，分别是颜料核，活化包覆层，分散层和增添层。颜料核主要起着遮盖作用。管材灰色无现成颜料品种可挑选，尤其要耐高温250℃以上，卫生符合食品卫生级的就更少了。从技术分散要求，质量价格等考虑，上海进口的瑞士汽巴颜料作为首选。虽然价格高达28万元／吨，但色泽好，耐高温能达300℃，耐光牢度能达七级以上。卫生性通过美国FDA卫生检测。钛白粉选日本日原，镇江产金红石、锐钛型，上海江沪产锐钛型。碳黑选中橡集团研究院的。碳黑比较难分散，因此挑选钛酸酯偶联剂在无机物上形成单分子层，加上三辊机多次研磨，二辊机开炼，使其获得良好的分散，从而增大有机物和无机物的亲和性，保持良好的PP-R、PP-B色母料的分散性和流动性，改善管材的加工性能和物理机械性能。