بررسی عوامل موثر بر خواص مستربچ های رنگی

 

مقاله ای از حجت پناه

 

سایت خبری پپنا (www.ppna.ir):

چکیده :

مستربچ یا رنگدانه ها، ذرات جامی هستندکه افزودن آنها به رنگ نه تنها موجب افزایش پوشش دار شدن آنها می شود بلکه ویژگی های معینی نیز به رنگ می دهد. از این ویژگی ها می توان به محافظت سطح مانند مقاومت در برابر هوازدگی و خوردگی و خواص محوری مانند تقویت لایه، ایجاد سختی مناسب، بازدارندگی از اشتعال و سایر خواص اشاره کرد. رنگدانه ها در صنایع نساجی، خوروسازی، صنایع تولید کاغذ ( کاغذهای رنگی)، صنایع شیمیایی، صنایع لاستیک و ... کاربرد دارد. دراین تحقیق اثر اکسیدهای معدنی بر سرعت گرمادهی و دمای نهایی در مرحله پخت رنگدانه و اثر روان کننده ها بر رنگدانه صورتی قلع کروم یا مالائیت با فرمول CaSnSiO5 که به روشهای مختلفی سنتز می گردد و ....... مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی کیفیت رنگدانه سنتز شده از سیستم رنگی هانتر و طیف انعکاس نوری استفاده و همچنین از آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) برای مطالعه اشکال مختلف کریستالها در رنگدانه، استفاده شد. نتایج تحقیقات انجام شده نشان می دهد که کریستال مالائیت، ترکیب اصلی رنگدانه ها را تشکیل می دهد و همچنین چسبندگی لعاب و دمای پخت به شدت تحت تاثیر نوع اکسید معدنی استفاده شده قرار دارد و اکسیدهای لیتیم و سدیم نیز باعث مات شدن رنگ لعاب بعد از پخت می شود.

مقدمه

مستربچ (Masterbatch) :

رایج ترین روش تولید قطعات رنگی از مواد پلاستیکی، افزودن مواد رنگی به خوراک ماشین شکل دهی به صورت گرانولهایی بر پایه ماده اولیه مربوطه است. این افزودنی ها گاهی علاوه بر ایجاد رنگ مطلوب مخصوص نهایی باعث بهبود و اصلاح خواص فیزیکی، میکانیکی و غیره نیز می گردد.

مستربچ یک آمیزه پلاستیکی شامل درصد بالایی از رنگدانه است که به اندازه ناچیزی با پایه رزین یا آمیزه مخلوط می شود تا آن را به رنگ مطلوب و نهایی برساند. در آمیزه هایی  که برای اکستروژن و فرآیندهای مشابه تهیه می شود به وسیله تغییر غلظت و مقدار این ماده می توان به نمونه های رنگ مختلف دست یافت.

ماده پایه :

ماده پایه مصرفی غالباً به صورت یکی از موارد ذیل است: پلی اتیلن سبک، پلی پروپیلن، پلی استایرن، EVA

، واکس های با وزن ملوکولی پایین، رزین آلکیدی، یا پلیمرهای مخصوص دیگر

تعریف

مستربچ محصولی است که در آن پودر رنگ (پیگمنت) و یا افزودنی های دیگر بصورت بهینه با یکدیگر در یک رزین پایه ادقام شده اند که این رزین مطابق است با پلاستیک اصلی تزریقی، چه به صورت دانه (گرانول) چه به صورت کپسول (پریل).
موارد مصرف و کاربرد:

رنگدانه ها ذرات جامدی هستند که افزودن آنها به رنگ نه تنها موجب افزایش پوشش دار شدن آنها می شود بلکه ویژگی های معینی نیز به رنگ می دهد. از این ویژگی ها می توان به محافظت سطح مانند مقاومت در برابر هوازدگی و خوردگی و خواص محوری مانند تقویت لایه، ایجاد سختی مناسب، بازددارندگی از اشتغال و سایر خواص اشاره کرد. بنابراین رنگانه ها نه تنها در کشور ما بلکه در همه کشورهای جهان به عنوان مواد رنگزا مورد استفاده قرار می گیرند. رنگدانه ها در صنایع نساجی، صنایع خودروسازی، صنایع تولید کاغذ (کاغذ رنگی)، صنایع ددستی و هنرهای تجسمی و صنایع شیمیایی و صنایع لاستیک و تولید رنگ های نقاشی و جوهر سازی و مصارف آرایشی و همچنین تهیه رنگ های متنوع لوازم تحریر و نوشت افزار و تصفیه فاضلاب و پس آب های صنعتی و .......... کاربرد دارد.

اهمیت استراتژیکی کالا در دنیای امروز:

اهمیت استراتژیکی کالا به کاربرد فراوان این محصول در صنایع مختلف هم چون رنگ سازی، صنایع نساجی، خودروسازی، صنایع چوب و پرینترهای رنگی و جوهرسازی و ....... و افزایش نیاز اینگونه صنایع به مواد رنگزا و رنگدانه ها بر می گردد. علاوه بر آن رونق اینگونه صنایع، سبب توسعه و بهره برداری به موقع از مواد معدنی و فلزات رنگی و گرانبها ا زمعادن در تولید رنگددانه ها یا مواد دیگر نیز می شود. از طرفی فاز تیتانیوم محصول دیگری است که می توان در جوارکارخانه پیگمنت سازی تولید کرد. بنابراین هر گونه سرمایه گذاری در معادن تیتانیوم برای تولید رنگدانه ها نیز کاملاً اقتصادی و توجیه پذیر است. هم اکنون در ایران دو معدن تیتانیوم کهنوج در استان کرمان و قره آقاج در ارومیه از ذخایر عظیم سنگ تیتانیوم برای تولید رنگدانه ها برخوردار است.

افزودنی های مستربچ:

افزودنی های مستربچ موادی هستند که به پلیمر اضافه می شود که تغییرات اساسی در خواص پلیمرها ایجاد کنند.

کاربرد مستربچهای افزودنی:

این خانواده از مستربچ ها جهت بهبو خواص اولیه و یا تغییر خواص اولیه و اصلاح آنها استفاده می گردد.

پراش اشعه X (ایکس):

نمونه های استفاده شده از آزمایشات XRD اول به C210 و به ضخامت تقریبی 5/1 میلی متر فشرده شد آزمایشات انجام شده با XRD از scintag XRD 2000 استفاده کرد و با یک منبع تشعشع مس و KX به تحقیقات خود ادامه دهند اطلاعات جمع آوری شده به انازه 02/0 و سرعت اسکن 5/0 در دقیقه انجام شد نتایج به طور متوسط میانگین دو اسکن ارائه شد زاویه ای که در آن اصل مطلب در اوج شدت پراش مشاهده شده است مربوط به فاصله پایه متوسط اورگانیک خاک رس است که با استفاده از قانون براگ تخمین زده شده است.

نتایج حاصل از اسکن XRD برای همه 103 و PCNS 5wt در تصویر 1 نشان داده شده است بلافاصله آشکار است که غیر MB در نمونه های ناسازگار در پراش قویتر هستند در حالی که این نتیجه نمی تواند لایه برداری مواد را تضمین کند افزایش تعداد پراش ها در زاویه خاص نشان دهنده هماهنگی بین لایه های سیلیکتی با جهت گیری لازم نسبت به اشعه ایکس است.

از این رو اسکن XRD در توافق با انتظارات فرایند MB با سازگاری باید فرایند لایه برداری را افزایش دهد جدول یک خلاصه اورگانیک ارزش فاصله پایه محاسبه شده از زاویه های مرتبط با اوج شدت نشان داده شده است ما باید ابتدا توجه داشته باشیم که نمونه های ناسازگار دارای فاصله پایه قابل توجه کوچکتری نسبت به همهی نمونه های سازگار است همانطور که از C15A انتظار می رود کاهش نسبت C15A ممکن است نتیجه تخریب سورفاکتنت می باشد که در دمای بالای c200 شناخته شده است تخریب حرارتی سورفاکتنت باعث کاهش فاصله پایه می باشد علاوه بر این درون نمونه های ناسازگار فاصله d001 از نمونه پردازش شده به طور مداوم کوچکتر ا زپردازش در طول پیچ است تنها تفاوت بین این دو نمونه تغییر جهت فاصله پایه های کوچکتر است چرا که نمونه بر اهمیت تاریخ پردازش حتی در عدم وجود سازگار تاکید می کند فاصله d001 از نمونه های سازگار مشابه آنچه در خاک رس به عنوان دریافت کننده اتفاق می افتد است به علاوه فاصله پایه از نمونه تک توان از طریق ترکیب سازگار MB قابل تشخیص است باید توجه کرد که تخریب سورفاکتنت در نمونه سازگار رخ خواهد داد و تفاوت در فاصله پایه بین ترکیب سازگار و ناسازگار به طور برجسته ای توانایی سازگار PP-g-MA به صورت انتگرال نشان می دهند با این حال نمی توان به طور کلی اطلاعات در مورد تعداد فلات ها را ارائه دهد. چرا که این روش در ارزیابی درجه لایه برداری ضعیف است در نتیجه تغییر در ساختار اورگان که ممکن است استنباطی از رئولوژی می باشد بیشتر احتمال تاثیر فرایند لایه برداری پراکندگی است.

در روش سنتز سرامیکی زمان و دمای پخت رنگدانه بالاست (1700-13000C) در نهایت رنگدانه حاصل از این فرایند به صورت کلوخهایی و سفت بوده که به منظور رسیدن به دانه بندی مناسب نیاز به آسیاب های طولانی مدت وجود دارد. به دلیل تمایل به کاهش هزینه و زمان، استفاده از روش سل – ژل احتراقی (خو احتراقی محلول) در تولید رنگادانه های معدنی مطرح شده است. در این روش در زمانی بسیار کوتاه پودر اولیه رنگدانه تولید می شود و به دلیل سطح ویژه بالا و فعالتر شدن پودر اولیه رنگدانه دمای پخت کاهش می یابد و همچنین نیاز به آسیاب های طولانی مدت از بین می رود.

استفاده از روش سل – ژل احتراقی در سنتز رنگدانه های معدنی مختلفی به کار گرفته شده است.

در موارد زیادی رنگدانه حاصل از این روش در مقایسه با رنگدانه حاصل از این روش حالت جامد دارای کیفیت و مشخصات برجسته تری بوده است. اما در رابطه با رنگدانه های حاوی ترکیب حساس به شرایط اکسید و احیا این روش مناسب نخواهد بود. به عنوان مثال در سنتز رنگدانه کرال با روش سل – ژل احتراقی قسمتی از مینرال هماتیت که عامل رنگی می باشد به گونه دیگری از ترکیبات آهن ( مگهمایت) تبدیل گردید و این امر سبب افت کیفیت رنگدانه سنتز شده از این روش در مقایسه با روش هم رسوبی با پارامترهای رنگ سنجی به ترتیب از سمت راست بیانگر قرمزی a* ، زردی b* و درخشندگی L* (45.618,30,264,32,827) بود.

در سالهای اخیر، برخی دیگر از اکسیدهای فلزی، به جهت خواص ویژه شان، مورد توجه قرار گرفته اند. در این میان می توان به اکسید قلع اشاره کرد که موجب ایجاد خواص رسانائی الکتریکی در رنگدانه حاصله می گردد. این رنگدانه ها دارای کاربردهای مختلفی در معادن، مناطق نفت خیز و گاز خیز، صنعت شیمی، صنعت اتومبیل و صنعت هوا و فضا به عنوان پوشش های آنتی استاتیک برای تجهیزات الکتریکی، رنگهای اسکرین الکترومغناطیس برای Plastic Housings ، کفپوش های آنتی استاتیک، تجهیزات آنت ی استاتیک محافظت انفجار و آستریهای هادی الکتریسیته برای رنگ آمیزی الکترواستاتیکی پلاستیکها می باشند.

سنتز رنگدانه های صدفی رسانای الکتریکی توسط پوشش دهی میک ا به روش رسوب دهی هموژن به همراه یک عامل رسوب دهندده مانند اوره انجام می پذیرد. در این روش، از مخلوطی از اکسیدهای قلع و آنتیموان با نسبت های مولیمشخص جهت پوشش دهی استفاده گشته و با کنترل برخی شرایط آزمایشی می توان کیفیت محصول بدست آمده را مطلوب نمود. در این خصوص، نوع میکای بکار رفته، نسبت مولی  PH, Sn4+/ Sb3+ و دما و استفاده از افزودینهای خاص مطرح هستند.

مکانیسم رسانائی الکتریکی در رنگدانه های صدفی

به جهت ایجادخواص رسانائی، معمولاً از پوشش دی اکسید قلع بر روی یک پایه میکا یا میکا – تیتانیا استفاده می گردد.

در این راستا، اگر عمل پوشش دهی با کریستالهای SnO2 به تنهایی صورت پذیرد رنگدانه حاصله دارای رسانائی الکتریکی نمی باشد. تنها پس از افزودن یک عامل خارجی، معمولاً اکسیدآنتیموان، به همراه SnO2 و در حین پوشش دهی، می توان به نتایج مورد انتظار دست یافت. در این حالت، افزودن اکسید آنتیموان (Sb2O3) بایستی به نسبتهای مولی مشخصی صورت پذیرد که این عمل موجب انحراف SnO2 از حالت استکیومتری و تشکیل عیوب کریستالی در آن می گردد. نکته جالب توجه این است که آنالیز XRD از این رنگددانه ها فقط شبکه کریستالی دی اکسید قلع را نشان می دهد و هیچ ترکیب آنتیموانی در آن دیده نمی شود. این بدان معناست که یون های آنتیموان در فضای خالی  Sn4+ قرار گرفته و طبق واکنش زیر موجب ایجادد عیوب کریستالی در آن می گردد.

Sb2O3 2Sb' + VO

در واقع SnO2 خالص خود یک عایق است، اما می تواند خواص نیمه رسانا را در اثر قرارگیری مناسب آنتیموان در کریستال قلع ایجاد نماید.

نوشتن دیدگاه


تصویر امنیتی
تصویر امنیتی جدید

Go to top