填充 PP耐染色性能的測試評價方法研究

陽范文,肖 鵬,陶四平,王愛東,楊霄云

(金發科技股份有限公司產品研發中心,廣東廣州,510520)

填充 PP耐染色性能的測試評價方法研究

陽范文,肖 鵬,陶四平,王愛東,楊霄云

(金發科技股份有限公司產品研發中心,廣東廣州,510520)

以番茄醬、醬油、植物油、食鹽和去污劑為污染液,研究填充 PP在常溫高濃度、中溫正常濃度、高溫高濃度和高溫正常濃度四種不同浸泡條件下耐染色性能的變化情況。結果表明:高溫 (65℃)正常濃度連續浸泡 24h是模擬洗碗機在洗滌過程中染色變化的最佳條件,采用目測法評價結果與電腦測色儀測試的色差值變化基本一致,用色差值來評價填充 PP的防染色性能完全可行,具有客觀、準確、定量和靈敏等優點。

填充聚丙烯;耐染色;評價方法

填充聚丙烯 (PP)具有價廉物美、無毒環保等優點,廣泛應用于家電領域[1-3]。隨著家電智能化和自動化的不斷發展,洗碗機用和果汁機用填充PP用量逐漸增大,對其要求特別是內膽材料具備耐污染 (防染色)性能要求日益提高。家電企業的基本要求是電器多次使用后,內膽顏色基本保持不變,即使被果汁、醬油等污染后比較容易用自來水沖洗干凈。

填充 PP的防染色性能的測試和評價方法沒有國標或行業標準,家電企業一般采用污染組分模擬浸泡和洗滌過程,然后通過目測塑料制件的變色程度來評價其防污染性能。采用目測法直觀、簡單和方便,但受個人主觀影響大、無法量化,不同人對不同顏色的敏感性不同,評價結果可能因人而異。采用電腦測色儀測試色差值來評價樣板的變色程度具有快速、準確和可量化等優點。作者采用目測法與色差法用于評價填充 PP耐染色性能,比較和評價這兩種方法的準確性和可操作性,旨在建立一種客觀、準確和可量化的耐染色測試評價方法。

1 實驗部分

1.1 材料與樣板的制備

將 PP、填料、抗氧劑和潤滑劑等組分混合均勻,然后采用雙螺桿擠出制備 PP填充改性料,其質量配比見表 1。采用注塑機在 200℃條件下注塑標準色板。

表 1 填充 PP配方設計Table 1 Formulation design of filled polypropylene

1.2 污染液配方與浸泡程序

1.2.1 洗碗機染色的評價方法

表 2 洗碗機污染組分配比與分析Table 2 Formulation and analysis of pollution water

(續表 2)

某家電企業采用表 2的污染組分配比,每次洗滌循環有多次進水,首次進水約 4升,上面的污染物稱重后直接投入水中,常溫洗滌一段時間后排水,再次進清水加熱洗滌,直到溫度到 65-70℃之間時停止加熱,繼續洗滌約 10分鐘,如此循環測試 50個周期,內膽用自來水沖洗干凈、晾干,然后目測洗滌前后的顏色變化來評價耐染色性能。

1.2.2 浸泡實驗方案設計

由于上述評價染色是在洗碗機中進行的,需注塑洗碗機內膽并裝配成整機,測試周期相對較長,我公司不具備上述條件。因此,必須簡化污染組分來模擬洗滌過程,并建立一種快速、簡便的耐染色性能評價方法。

從表 2分析可知,污染組分對染色貢獻順序是番茄醬、醬油、植物油等組分[4-5],本試驗篩選出對染色作用較大的組分,并設計簡化的污染液配方,見表 3。根據洗碗機實際洗滌過程先添加污染組分在常溫下洗滌、然后升溫清洗、最后進行沖洗的程序,設計如下耐染色模擬過程:采用 2000m l的燒杯配置污染液,將待測色板放入燒杯中浸泡在污染液中,在恒溫水浴中加熱并浸泡一定時間,然后將樣板取出用自來水沖洗干凈,晾干后目測并測定色差。

表 3 浸泡染色模擬試驗方案設計Table 3 Experiment design of imitating pollution water

1.3 防染色效果的評價

1.3.1 目測法

肉眼直接觀察色板浸泡前后顏色的變化,隨機選取 5人對顏色變化進行打分,顏色變化最大為 6分、最小為 1分,最后結果取平均值,得分越大、顏色變化越大,耐染色效果越差。

1.3.2 色差評價法

采用 X-rite公司的 color eye 7000A進行測試,以未浸泡樣板為標準,測試污染液浸泡后的樣板 3個不同位置的色差,取平均值即浸泡前后顏色的變化值,DL、Da、Db、DE分別代表深淺、紅綠、黃藍和總色差的變化,總色差越大,說明越容易受污染,耐染色效果越差。

2 結果與討論

2.1 常溫、高濃度浸泡模擬

由于對染色影響最大的組分是番茄醬,首先選擇 20%濃度的番茄醬在常溫下浸泡色板,浸泡144h后取出用自來水沖洗干凈,晾干后目測和測試色差,結果見表 4和圖 1。

表 4 常溫高濃度浸泡色板目測評分Table 4 Visual assessment of sample at normal temperature and high concentration

圖 1 常溫高濃度浸泡色板的色差值Fig.1 Color aberration of sample at normal temperature and high concentration

從表 4可知,目測色板顏色 3#變化較小、1#變化較大,其它色板差異很小。從圖 1可知,浸泡144h前后,除 1#的總色差DE>1之外,其它色板的色差變化很小、總色差 DE≤1。說明在該條件下,色板難以受到污染,色板的耐染色效果不易區分。

2.2 中溫、正常濃度浸泡模擬

為了加快染色速度,達到快速評價的目的,將浸泡液的溫度設定為 45℃,浸泡 72小時后取出用自來水沖洗、自然晾干,浸泡前后色板的目測評分和色差值分別見表 5和圖 2。

表 5 中溫正常濃度浸泡色板目測評分Table 5 Visual assessment of sample at media temperature and normal concentration

圖 2 中溫正常濃度浸泡色板的色差值Fig.2 Color aberration of sample at media temperature and normal concentration

從表 5可知,目測評價色板之間的差異也不太明顯,難以判斷不同色板之間的差異。從圖 2可知,浸泡 72h前后,色差值比常溫浸泡 144h略有增大,但差異不夠大,需繼續提高溫度或增大污染組分的濃度。

2.3 高溫、高濃度浸泡模擬

將浸泡液的溫度提高至 65℃,浸泡 24小時后取出用自來水沖洗,自然晾干。浸泡前后色板的目測評分和色差值分別見表 6和圖 3。

表 6 高溫高濃度浸泡色板目測評分Table 6 Visual assessment of sample at high temperature and high concentration

圖 3 高溫高濃度浸泡色板的色差值Fig.3 Color aberration of sample at high temperature and high concentration

浸泡 2 4 h后色板幾乎變成了黃色,這主要是在高溫條件下,浸泡液中番茄醬導致色板受到嚴重污染所致。從表 6情況分析,由于番茄醬的濃度太高,染色太嚴重,雖然目測浸泡前后色板的差異非常大,但難以判斷不同配方之間的差異。從圖 3的色差值分析,4#配方色差最大,2#和 3#較小,基本可區分耐染色最好和最差的,說明采用電腦測色儀測定浸泡前后色差值比肉眼更加準確和敏感。

2.4 高溫、正常濃度浸泡模擬

通過上述經驗,選擇正常污染組分濃度,在高溫 65℃條件下進行浸泡實驗,研究不同時間下(8h、16h和 24h)的變色程度,目測評價結果和色差值分別見表 7和圖 4。

表 7 高溫正常濃度浸泡色板目測評分Table 7 Visual assessment of sample at high temperature and norm al concentration

從圖 4可知,浸泡 8h后,目測 3#的顏色變化最小,4#變色最嚴重,色差測試的結果與目測完全一致。浸泡 16h和 24h后,目測色板的顏色依次變深,色差值比 8h增大,說明延長時間,染色會變得更加嚴重。對比不同配方可知,目測 3#的顏色變化最小,4#變色最嚴重,色差法與目測法的評價結果完全一致,說明采用電腦測色儀測試色差值來評價不同配方之間的耐染色性能差異是完全可行的。

圖 4 高溫、正常濃度浸泡色板的色差值Fig.4 Color aberration of sample at high temperature and normal concentration

2.5 實際應用比較

家電企業在耐染色評價時要求洗滌 50個周期、每個周期 10m in,合計 500m in。本實驗設計的浸泡時間 24h即 1440m in,比家電企業設定的總時間約長 2倍。同一組配方的對比測試結果見表 8,客戶實際洗滌與我司采用該方法模擬測試的結果完全一致。說明用該方法模擬其洗滌過程完全可行,采用電腦測色儀來評價耐染色性能更加客觀、靈敏和準確。

表 8 實際應用測試結果比較Table 8 Comparison between actual application and experiment

3 結論

(1)填充 PP在洗滌過程中受到的污染主要來源于番茄醬、醬油、植物油這三種組分。

(2)以番茄醬、醬油、植物油、食鹽和去污劑為污染組分,在 65℃下連續浸泡 24h模擬家電企業洗碗機洗滌過程完全可行。

(3)采用目測法與色差法評價填充 PP的防染色性能是完全可行的,色差法具有客觀、準確、靈敏和可量化等優點。

[1]趙敏,高俊剛,鄧奎林,等.改性聚丙烯新材料[M].北京:化學工業出版社,2002.21.

[2]劉俊,李平江.聚丙烯的改性研究進展 [J].廣東化工,2010,37(1):66-67,38.

[3]雷華,高傳濤,徐濤,等.滑石粉及其添加方法對聚丙烯材料結晶形態的影響 [J].塑料, 2008,37(4):37-39,75.

[4]汪多仁.番茄紅素的開發與應用進展[J].甘肅化工,2003,(2):6-8.

[5]李增光吳驥陶高映紅.番茄醬中番茄紅素的測定 [J].食品與發酵工業,1991,(2): 82-84.

Analysis and Assessment of Filled Polypropylene for Improving Sta in Resistance in Pollution Water

YANG Fan-wen,XIAO Peng,TAO Si-ping,WANG Ai-dong,YANG Xiao-yun
(Research and Development Center,Kingfa Science and Technology Co.Ltd.,Guangzhou 510520,Guangdong,China)

Stain resistance of filled polypropylene at normal temperature and high concentration,media temperature and normal concentration,high temperature and high concentration,high temperature and normal concentration was researched,which was imitated actual application by pollution water consist of redeye,soy sauce and vegetable fatetal.The result showed that the best imitating condition was high temperature(65℃)and normal concentration for24h.The analysis of stain resistance show ed that the result by visual assessment and colorimetry method w as consistent.The colorimetry method could be used for color assessment of stain resistance for filled propylene,which was characterized with objective,accurate,quantitative and sensitive.

filled propylene;stain resistance;assessment method

TQ 325.1+4

2010-09-23