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如何提高復合材料的耐高溫性能,顏料色漿的化學結構與熱穩定性

嘉峪檢測網        2020-03-13 09:40

如何提高復合材料的耐高溫性能,和耐老化性能是很多復合材料從業人員非常關切的問題。

 

依據顏料色漿的應用范圍和著色對象不同,在要求具有足夠耐光性,耐氣候,耐溶劑,耐遷移的同時,還應具有令人滿意的耐熱性。經歷一定的時間材料表面不發生明顯的色相,色光和色力變化,尤其在熱固性復合材料,塑料,橡膠,硅膠復合等著色的色漿,更應具有優良的熱穩定性,例如用于像膠著色的色漿就應與硫化過程的反應溫度下具有一定的熱穩定性;用于熱固性復合材料(飽和聚酯改性環氧樹脂,線性酚醛環氧樹脂,鹵代環氧樹脂,高溫固化不飽和聚酯樹脂,乙烯基樹脂,聚胺脂樹脂等)在加工成型溫度下不改變色光,對成品其它物性不產生影響。作為食品包裝材料使用時在高溫消毒過程不發生分解等。

 

由于各種不同類型的樹脂成型溫不同,比如飽和聚酯改性環氧樹脂成型溫在180度十五分鐘以上,部分線性酚醛環氧樹脂成型溫在240度,采用高溫固化劑交聯的不飽和聚酯樹脂成型溫度普遍在160-200度20-45分鐘之間,聚胺脂樹脂則大多在240度以上。很多采用封閉型固化劑的聚胺脂復合材料成型溫度甚至在280度以上,聚四氟乙烯類加工溫度也在280度,以及PEEK,高溫POM成型都在350度以上。

 

影響復合材料最終顏色效果的因素主要有以下幾個方面:

 

1、包括成型樹脂本身的熱穩定性,例如有些樹脂本身受熱時會發生顏色變化如鄰苯型的不飽和聚酯樹脂,在高溫環境下容易發生泛黃,聚醚改性環氧樹脂,超過240度會分散粉化,大多的亞克力樹脂高溫容易黃變。

 

2、交聯助劑反應過程中的副產物,如氯化氫,會導致不耐酸的色漿變色,如天藍色,群青色,苯酚樹脂,聚酰胺樹脂加工生成的還原性副產物,會導致色漿中的顏料分子發生氧化環原反應隱色體致使發生色光改變。

 

3、功能助劑不耐溫,成型過程發生分解。

 

4、其中更主要的影響因素是色漿中采用的顏料本身結構發生的變化,例如大紅色,汽巴化學的2BP,瑞士科萊恩化學的F5RK,在受熱時會增加藍光,而當它吸收水分時,又會變成黃光紅色,而A晶型酞青藍在受熱220度以上時會從紅光藍色轉變為綠色藍色的B-CUPC。

 

因此改變色漿中所含顏料分子結構,提高復合材料成型過程耐溫性能及成品在后期使用過程中的長時間受溫穩定性為關鍵核心。

 

經過與染色劑研發生產企業的合作生產中,積累了技術應用經驗,提高復合材料顏色效果耐高溫性能。

 

一、改變色漿中顏料分子結構,增加顏料的相對分子質量,如部分常規顏料,鮮紅,玫紅,所采用的2030紅色和耐曬黃94號黃的相對分子質量從400-600增加至,1000-1500,不僅色光更加鮮艷,著色力高,而且耐光性(戶外耐曬性),耐遷移性都有明顯改善。隨著分子質量的增加,基熔點明顯提高,從250度熔點(成品180度開始變色)提升到315度熔點(240度才開始變色),蒂森公司目前正在配合染色劑企業合作開發了大分子型顏料產品,相對分子質量達到2000-4000左右,具有更強的耐溶劑,更優異的耐遷移性,色牢度有了質的飛越。

 

二、分子中引入鹵代原子,改變色漿的極性,可以提高熱穩定性,此方案在聚酯和聚丙烯纖維的原漿著色中已經有很成熟的運用。

 

三、分子中具有稠合結構.

 

四、分子中引入極性取代基團,如氰基及氯基,甲氧基,鄰氯乙酰基,乙酰苯胺偶合物,分子內形成氫鍵,增加色漿中顏料分子的共平面性,降低了-N=N-基的電子密度。

 

五、采用高分子型分散劑替代色漿的小分子型潤濕劑,以提高整體的耐高溫,抗游離,解決析出問題。

 

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