氧化镁对ABS树脂色差的影响分析

2019-06-22李歆刘格宏袁洪波

天津化工 2019年3期

李歆，刘格宏，袁洪波

（天津大沽化工股份有限公司ABS事业部，天津300455）

ABS树脂，是一种兼有丙烯腈的刚性、丁二烯的韧性和苯乙烯的易加工性能的热塑性工程塑料，广泛应用在电子、电器、汽车、建筑及生活用品等方面。天津大沽化工40万t/a ABS装置引进沙比克公司乳液接枝本体SAN掺混工艺专利技术，由聚丁二烯胶乳（PBL）单元、高橡胶接枝（HRG）单元、苯乙烯-丙烯腈聚合（SAN）单元以和掺混单元组成，可生产注塑、挤出、管材、阻燃、电镀五类共17种ABS树脂。该装置分为两期，一期于2010年10月成功开车，二期于2012年6月正式投产。当下生产已趋于稳定，研究的重心开始转移到提高产品质量上来，其中ABS树脂的色差是评判产品质量好坏的重要依据之一，因此如何在生产中控制好ABS树脂的色差成为当下的棘手问题。

生产ABS树脂主要原料有HRG粉、SAN树脂和预混料。预混料是由HRG粉和除酸剂及其他助剂配合而成，除酸剂是与HRG粉中残存的酸反应的碱性物质，酸是在絮凝工艺中残存的硫酸和在PBL单元使用的硬脂酸，如果不中和掉，将引起挤出机、模具设备的腐蚀，在挤出片材产品时，残留酸也能引起模头划线和其它表面问题。在实际生产中，除酸剂的加入偏差要控制在合理范围内，过少加入会导致注塑时产生沉积，挤出时引起表面缺陷、腐蚀等风险，过多加入会导致产品冲击性能降低、热稳定性降低。氧化镁作为一种除酸剂广泛应用在各种牌号中，其加入量的多少对产品色差有一定影响和规律。

1 色差的概念

色差是指试样颜色与标准颜色在色度坐标中的几何距离之差，并可用数据来表示，色差的单位为NBS，若2个色样样品都按L、a、b标定颜色，则两者之间的总色差ΔE=h，各项单项色差可用下列公式来计算：

明度差：ΔL*=L*1-L*2

色度差：Δa*=a*1-a*2；Δb*=b*1-b*2

总色差：ΔE=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2

色差对颜色的管理来讲是非常重要的，1976年CIE推荐了新的颜色空间及其有关色差的公式，即 CIE1976LAB（或 L*、a*、b*）系统图，现在已被世界各国正式采纳，作为国际通用的测色标准，形成了对色坐标表述的心理颜色空间。在这一系统中，元素ΔL*，Δa*和Δ b*的符号大致有如下意思：

+ΔL*=明亮的，-ΔL*=较暗的

+Δa*=较红的（少绿的），-Δa*=较绿的（少红的）

+Δb*=较黄的（少蓝的），-Δb*=较蓝的（少黄的）

2 氧化镁对ABS树脂产品色差的影响

影响ABS树脂产品色差偏大的原因可分三大类：原料的问题、质检方面的问题、工艺生产方面问题。其中，工艺生产方面的问题又可细分为：生产工艺参数的变动和生产环节中的污染。在平日的生产工作中，我们对生产工艺参数关注度较高，但却容易忽视生产环节中一些污染问题，尤其是储罐、过滤器、输送管线、挤出机等地方，由于长期使用且倒换或清理周期较长，往往导致部分氧化物料富集，并随着生产的进行，氧化的物料被带到后续的工序中，造成最终成品的污染。

2.1 氧化镁的性质

氧化镁是一种无臭无味的白色易流动粉末，是一种碱性氧化物，与残存的酸反应生成镁盐。氧化镁易水解并和水反应，因此存放时要做好防护，原料使用防潮袋供应，一旦打开必须完全使用掉，未开袋的保质期最长为1年。

2.2 氧化镁对ABS树脂产品性能的影响

除酸剂是与高橡胶接枝粉（HRG）中残存的酸反应的碱性物质，酸是在絮凝工艺中残存的硫酸和在PBL单元使用的硬脂酸，如果不中和掉，硫酸将引起挤出机、模具设备和模具的腐蚀问题。在挤出片材产品时，残留酸也能引起模头划线和其它表面问题。硬脂酸非常易挥发，它能在产品注塑时挥发出来。在生产过程中，除酸剂的加入偏差要控制在合理的范围内，过少加入会导致注塑时产生沉积，挤出时引起表面缺陷、腐蚀等风险，过多加入会导致产品冲击性能降低、热稳定性降低。氧化镁作为一种除酸剂与HRG粉和其它助剂配合成预混料，加入量过多或过少对产品性能影响较大，具体见表1：

表1

2.3 氧化镁对ABS树脂产品色差影响的实验

以生产DG-417 ABS树脂为实验，配方中HRG、SAN和预混料比例恒定，挤出机参数和进料量恒定，只改变预混料中MgO加入量的多少，找出影响DG-417 ABS树脂产品色差的规律。2014年8月28日，通过掺混单元二期M#线做实验生产 DG-417 ABS树脂，MgO加入量分别为加入 0kg、加入 10kg、加入 15kg，取样做色差分析，每组10个，具体分析结果如下见表1、3、4、5：

表2 2014年8月28日14点，MgO加入量为0kg时，DG-417色差分析指标

表3 2014年8月28日13点40，MgO加入量为10kg时，DG-417色差分析指标

表4 2014年8月28日17点30，MgO加入量为15kg时，DG-417色差分析指标

2.3.1 氧化镁用量对产品明度值（L）的影响（见图1）

由图1可见，氧化镁的用量对明度值（L）影响显著，明度值随着氧化镁用量的增加而增大，氧化镁用量增大到一定程度后对明度值影响减弱。

表5 汇总

图1

2.3.2 氧化镁用量对产品红绿值（a）的影响（见图2）

由图可见，随着氧化镁用量的增加红绿值降低，氧化镁对红绿值的影响不显著。

图2

2.3.3 氧化镁用量对产品黄蓝值（b）的影响（见图3）

由图可见，氧化镁的用量对黄蓝值影响显著，随着氧化镁用量的增加黄蓝值下降，一定范围内这种影响接近线性。

图3

2.3.4 氧化镁用量对产品色差（ΔE）的影响（见图4）

图4

氧化镁用量对明度值L、黄蓝值b、红绿值a这三个参数有影响，且这种影响具有一定的规律性（前面内容已经对这种规律性进行了讨论），氧化镁用量通过对L、a、b的影响而影响色差，具体总结规律如下：氧化镁加入量过少，ABS树脂颜色又暗又黄，色差大；氧化镁加入量过多，b值小于标准值，且越来越偏离标准值，色差也会变大；氧化镁对色差的影响存在一个最佳用量，若能保证SAN、HRG性能的稳定，找到这个最佳用量是有意义的，若供应的原料不稳定，则氧化镁的最佳用量也不稳定，找最佳用量也没有意义。

2.3.5 7kg和10kg氧化镁加入量对色差的影响

2014年9月3日对掺混单元二期J#挤出线做实验生产DG-417 ABS树脂，配方中HRG、SAN和预混料比例恒定，挤出机参数和进料量恒定，预混料中氧化镁加入量为7kg和10kg，具体实验数据见表6：

这次试验证明了之前总结规律的正确性，即随着氧化镁用量的增加，明度值L升高，红绿值a降低，黄蓝值b降低。