Незважаючи на суворий відбір полімерів і добавок, а також ретельну обробку, компаунди пластмас або каучуку можуть бути недостатньо білими.
Для того, щоб поліпшити їх білизну і привабливий зовнішній вигляд, можна використовувати білі і надають непрозорість наповнювачі (серед яких найбільш часто використовуваних є двоокис титану), і освітлювачі, які поглинають ультрафіолетове випромінювання і відображають його у вигляді видимих променів, роблячи компаунд яскравіше і надаючи йому дещо інший відтінок, часто синюватий. Крім того, можна оптимізувати співвідношення блиску і матовості для підвищення сенсорного впливу. Зрозуміло, отримана приємна білизна повинна зберігатися протягом усього терміну експлуатації завдяки відповідній системі захисту. Вплив атмосферних явищ є, можливо, самим серйозним чинником, що викликає старіння, але тепло, неонове світло і забруднення, такі як метали перехідною валентності, поширення мікробів і інші параметри, також повинні прийматися до уваги.
Чому слід використовувати білі наповнювачі?
Ретельно обрані білі неорганічні наповнювачі можуть істотно змінити оптичне поведінку полімерів за рахунок їх здатності, що криє завдяки розсіюванню світла.
Коефіцієнти заломлення звичайних неорганічних наповнювачів знаходяться в діапазоні від 1.65 до 2.76, як можна бачити з таблиці 1, у той час як коефіцієнти заломлення термопластів знаходяться в діапазоні від 1.35 до 1.77. Залежно від використовуваних полімерів і наповнювачів, в таблиці 2 дані відмінності в коефіцієнтах заломлення кожного з полімерів і діоксиду титану або каоліну. Відмінності можуть варіюватися від від'ємного значення до 1.4, що в результаті дає найрізноманітніші значення ефективності.
Таблиця 1: Коефіцієнти заломлення деяких білих неорганічних наповнювачів
Чим більше розходження між коефіцієнтами заломлення білого наповнювача і полімерної матриці, тим вище значення розсіювання світла і тим більше здатність, що криє наповнювачів. На наведеному нижче графіку показана здатність, що криє деяких наповнювачів в залежності від відмінності в коефіцієнтах заломлення використовуваного полімеру і наповнювача.
Малюнок 1: Криючі здатність в залежності від відмінності в коефіцієнтах заломлення.
Серед різних можливих барвників, сульфід цинку, литопон, оксид цинку і т. Д. Є найбільш привабливими для створення унікального балансу оптичних, технічних і екологічних властивостей.
Двоокис титану: вдосконалений першокласний білий барвник з сприятливими побічними впливами
Окремі різновиди двоокису титану (TiO2) завдяки їх ефективності широко використовуються для розсіювання променів світла видимої частини спектра, отримання білизни, яскравості і високою непрозорості пластмас і каучуків. Крім того, двоокис титану поглинає енергію ультрафіолетового випромінювання, що може дати істотне поліпшення стійкості до впливу атмосферних явищ і довговічності продуктів з полімерів.
Для досягнення цих цілей призначені спеціальні фотостабільні марки двоокису титану, які мають більш-менш складні структурні схеми. На представленому нижче малюнку 'TiO2 -Структура барвника' в схематичному вигляді показана вдосконалена форма з:
- Ядром з двоокису титану, яке може відрізнятися кристалічною формою, анатаза або рутилу і частинок подмікронного розміру. Анатаз частіше використовується в каучукових сумішах, а рутил в пластмасових компаундах. Коефіцієнти заломлення у них різні: 2.55 і 2.76 відповідно.
- Шаром кремнію для запобігання можливого фотокаталітичної дії двоокису титану при використанні поза приміщенням.
- Шаром алюмінію для запобігання утворення пластівців у пластизолів або рідких кристалах, підвищення плинності і полегшення висушування.
- Обробкою поверхні органічною речовиною для того, щоб зробити барвник реактивним, гідрофобним, гідрофільним або амфіфільних (люблячим і воду і масла). Тут можуть використовуватися стеарати або силани.
Двоокис титану також реалізується на ринку у вигляді маткових сумішей, які дають хорошу дисперсію в пластмасах без несприятливого впливу на реологічні властивості полімеру. Це дуже важливо, оскільки при відсутності належної дисперсії двоокис титану втрачає свої оптичні і механічні властивості. Існує велика кількість варіантів в залежності від процентного вмісту двоокису титану, тони (синюватий, фіолетовий і т. Д.), А також кінцевого застосування і технології обробки.
На наведеній нижче схемі 'Двоокис титану' підсумовуються основні експлуатаційні характеристики, властивості і області застосування порошків і маткових сумішей.
Малюнок 3: Характеристики, властивості і області застосування двоокису титану.
Серед параметрів, які впливають на оптичні властивості двоокису титану, особливо, на розсіюють здатність, особливе значення має розмір часток. Для подмікронних марок рассеивающая здатність є оптимальною при середньому розмірі частинок, як можна бачити з приводиться нижче графіка 'розсіюючої здатність в залежності від розміру часток', що відноситься до властивостей термопласта з рутилового маркою. Відтінок також є функцією від розміру часток TiO2.
Малюнок 4: розсіюючої здатність в залежності від розміру часток.
Чому слід використовувати речовини для флуоресцентного освітлення або оптичні освітлювачі
Речовини для флуоресцентного освітлення, також звані оптичні освітлювачі, діють за рахунок флуоресцентного механізму, який поглинає світлові промені ультрафіолетової частини спектра і випромінює промені синьої частини видимого спектру для отримання більшої яскравості і більш свіжого зовнішнього вигляду. На наведеній нижче діаграмі 'Механізм флуоресцентного освітлення' показаний цей принцип за рахунок зіставлення світлових спектрів матеріалу з речовинами флуоресцентного освітлення (FWA) і контрольного речовини без FWA. Невидимі ультрафіолетові промені (в лівій частині кожного спектра) поглинаються, і випромінюються у вигляді синіх променів, якщо матеріал містить FWA.
Малюнок 5: Механізм флуоресцентного освітлення.
Збагачення синьої частини спектра змінює оптичні властивості і підвищує привабливість зовнішнього вигляду. На наведеній нижче схемі 'Оптичні освітлювачі' в загальному вигляді показані основні експлуатаційні характеристики, властивості і області застосування освітлювачів, в чистому вигляді або у складі маткових сумішей.
Малюнок 6: Оптичні освітлювачі.
Оптичні освітлювачі є складні органічні молекули, часто на основі біс-бензоксазола або біфенілу, наприклад:
2,2 '- (2,5-тіофенедііл) біс (5-терт-бутілбензоксазол),
4,4-біс (2-метоксістіріл) -1,1'-бифенил,
4,4-біс (бензоксазол-2-іл) стільбен.
Оптичні освітлювачі використовуються у вигляді порошків, маткових сумішей або емульсій. Вони також можуть реалізовуватися на ринку в складі синергических комплексів, таких як: IRGANOX B 900, IRGANOX HP +2921, IRGAFOS XP 60 і т. Д.
Чому слід використовувати світлостабілізатори?
Пластмаси стали важливими матеріалами, використовуваними практично в кожній сфері сучасного життя. Останні досягнення в області виробництва і переробки пластмас дозволили створити ще більшу кількість застосувань, в яких пластмаси замінили інші матеріали, такі як: скло, метал, папір і дерево. Як і більшість інших органічних матеріалів, термопласти і каучуки зазвичай швидко піддаються старінню під впливом світла, що веде до втрати оптичних властивостей, пожовтіння, втрати забарвлення, блиску і т. Д. Поряд з антиоксидантами і Термостабілізатори, стабілізатори ультрафіолетового випромінювання і світлостабілізатори спеціально призначені для того , щоб компенсувати деградацію під впливом світла і виникає зниження якості матеріалу. Зазвичай вони відносяться до двох родин:
- стабілізатори з стерически ускладнених амінів або світлостабілізатори з стерически ускладнених амінів або (HALS), які перешкоджають окисленню, що виникає під впливом світлових і ультрафіолетових променів;
- поглиначі ультрафіолетових променів, такі, як деякі наповнювачі або органічні продукти, які перегороджують шлях ультрафіолетовим променям на поверхні полімерної деталі. Часто називаються, наприклад, двоокис титану, бензотриазол, бензофенон і гідроксіфенілтрацін. Використання нікелевих гасителів люмінесценції перешкоджає їх зелене забарвлення, а також те, що міститься в них нікель класифікується як важкий метал.
Обидва типи і їх суміші подовжують термін експлуатації продуктів, одержуваних формуванням і екструзією, при впливі сонячного світла, і забезпечують параметри стійкості до впливу атмосферних явищ формованих деталей для зовнішніх застосувань, автомобільних деталей, зрошувальних трубопроводів, баків, виготовлених відцентровим формуванням, садових меблів і т . д.
R. P. Grossman називає також підстави ДНК в якості ультрафіолетових стабілізаторів, і зіставляє деякі з них з HALS і поглиначами ультрафіолетового випромінювання як з речовинами, що перешкоджають ультрафіолетових променів, в ПВХ. У Таблиці 3 порівнюються підстави ДНК з традиційними добавками, щоб показати їх застосовність і синергічний ефект від бінарних сумішей.
Таблиця 3: Приклади вихідних оптичних властивостей білих компаундов на основі TiO2.
Падіння індексу жовтизни
Підвищення оптичних властивостей для привабливих білих продуктів створює баланс блиску і матовості. На наведеному нижче малюнку 'Баланс блиску і матовості' перераховані деякі шляхи отримання блискучого або матового зовнішнього вигляду.
Малюнок 7: Баланс блиску і матовості.
Поряд з ретельним добором полімерів і добавок, і точної технологічною обробкою, компаунд можна зробити яскравішим і більш білим за допомогою білих наповнювачів і оптичних освітлювачів, які поглинають ультрафіолетове випромінювання і відображають його у видимій частині спектру. Фотостабільні марки двоокису титану є першокласними білими наповнювачами, які поєднують здатність надавати білизну і непрозорість, а також здатність поглинати ультрафіолетові промені. Прекрасний привабливий зовнішній вигляд можна отримати за рахунок оптимізації гармонійного балансу параметрів матовості і глянсовості. Зрозуміло, отримана приємна білизна повинна зберігатися протягом усього терміну експлуатації завдяки відповідним світлостабілізатор і іншим засобам захисту.