ABS樹脂的色差分析

白延軍，馬曉坤，楊曉峰，李延春，曹志臣

(1.中國(guó)石油吉林石化公司 合成樹脂廠，吉林 吉林 132021；2.中國(guó)石油吉林石化公司 研究院，吉林 吉林 132021；3.吉林大學(xué) 電子科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012)

色差又稱色像差，是透鏡成像的一個(gè)嚴(yán)重缺陷，簡(jiǎn)單來說就是顏色的差別，多發(fā)生在以多色光為光源的情況下。影響色差的原因主要由為照射光線的特性、非發(fā)光體本身的吸收、反射特性和人的視覺器官或測(cè)試儀器的精度幾個(gè)方面，而且其中任意因素發(fā)生變化都會(huì)引起色差的變化[1-2]。

ABS作為一種綜合性能優(yōu)異的通用塑料，廣泛應(yīng)用于電子、電器、汽車、建筑等領(lǐng)域。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)具有良好的表面光澤和耐化學(xué)藥品性，堅(jiān)韌、質(zhì)硬、加工性良好，在家電領(lǐng)域廣泛使用[3-4]。白色家電也稱為白電，多為減輕人們的勞動(dòng)強(qiáng)度，比如洗衣機(jī)、干衣機(jī)、洗碗機(jī)、微波爐、烤箱等部分廚房電器；改善生活環(huán)境提高物質(zhì)生活水平，比如空調(diào)器、熱水器、電冰箱、酒柜等，是ABS樹脂產(chǎn)品的重要應(yīng)用領(lǐng)域。ABS中含有聚丁二烯橡膠相，在光熱的作用下容易發(fā)生黃變現(xiàn)象，因此家電塑料部件在使用和運(yùn)輸過程中顏色的穩(wěn)定性受到廣泛關(guān)注。

作者是在研究ABS耐黃變過程中積累的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上整理的。實(shí)驗(yàn)過程包括不同抗氧劑含量、不同加入工藝、不同橡膠含量等系列數(shù)據(jù)，只是對(duì)色差測(cè)試方法研究的一部分。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與設(shè)備

ABS接枝聚合物：吉林石化公司合成樹脂廠生產(chǎn)；丙烯腈-苯乙烯共聚物(SAN樹脂)：吉林石化公司合成樹脂廠生產(chǎn)；硬脂酸鎂：鄭州弘益泰化工產(chǎn)品有限公司；乙烯基二硬脂酰胺(EBS)：吉化精細(xì)化學(xué)品廠；二硬脂季戊四醇二亞磷酸酯(SPEP)：濟(jì)南浩化實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司；四[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧劑1010)：吉林星云工貿(mào)有限公司，均為工業(yè)品。

擠出機(jī)：東芝TM48，注塑機(jī)：EC130S，注塑機(jī)：IS180，均為日本東芝公司；高端色差儀：Ultra Scan Pro，Hunterlab公司。色度分析按ASTM D1925—70(1988)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

將各種原料按設(shè)計(jì)的配方進(jìn)行共混擠出形成ABS樹脂。擠出溫度200 ℃，擠出50 kg樣品，將樣品攪拌混合，確保樣品的均勻。

將ABS樹脂按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行烘干、注塑成型進(jìn)行白度與黃色指數(shù)的測(cè)試，并計(jì)算色差變化。注塑機(jī)各段溫度分別為200、205、205、200 ℃；注塑壓力為90 MPa，冷卻時(shí)間為40 s。測(cè)試樣條統(tǒng)一用C2光源為測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)光源，利用RSW-鏡面全反射測(cè)試ABS產(chǎn)品樣片的色度。記錄L、a、b數(shù)值，并按照下列公式進(jìn)行計(jì)算色差。

ΔE=[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]1/2

其中ΔE為色差變化；ΔL為測(cè)試L值與標(biāo)準(zhǔn)L值的差，即ΔL=L測(cè)試值-L標(biāo)準(zhǔn)值；Δa為測(cè)試a值與標(biāo)準(zhǔn)a值的差，即Δa=a測(cè)試值-a標(biāo)準(zhǔn)值；Δb為測(cè)試b值與標(biāo)準(zhǔn)b值的差，即Δb=b測(cè)試值-b標(biāo)準(zhǔn)值。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品放置時(shí)間對(duì)色差的影響

將注塑樣件在恒溫25 ℃，避光條件下放置不同時(shí)間，考察色差的變化。分析測(cè)試的結(jié)果見表1。

表1 放置時(shí)間對(duì)ABS樹脂色差的影響

表1測(cè)試的結(jié)果表明，除了放置0 h的樣件白度為61.24略高外，放置1、2、3 h的樣件白度均為60.61,可見樣品放置1 h后白度略有增加，并且數(shù)值基本穩(wěn)定。同樣黃色指數(shù)略有增加，也是放置1 h后數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定。

以放置3 h的樣品為標(biāo)準(zhǔn)板，計(jì)算其它樣品的色差，結(jié)果表明剛成型的樣件色差較大，放置1 h后色差基本穩(wěn)定。這說明了由于注塑后樣件未冷卻，其表面仍有注塑后的余溫，因此與放置后的樣品有一定色差。就色差穩(wěn)定性來說，樣件放置一段時(shí)間更加穩(wěn)定，因此考慮在以后的測(cè)試結(jié)果中均將樣件放置2 h，用于穩(wěn)定色差。

2.2 烘干時(shí)間對(duì)ABS色差的影響

將ABS樹脂在80 ℃下烘干不同的時(shí)間，再將產(chǎn)品進(jìn)行注塑成型，放置2 h后進(jìn)行測(cè)試，其結(jié)果見表2。

表2 烘干時(shí)間對(duì)ABS樹脂色差的影響

由測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，將ABS產(chǎn)品進(jìn)行烘干處理后，產(chǎn)品的白度都有所下降，從未烘干的60.91逐步下降到59.49；與之相對(duì)比的是黃色指數(shù)的增加也呈現(xiàn)相同的規(guī)律。以未烘干產(chǎn)品的L、a、b值為標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)烘干后產(chǎn)品的進(jìn)行色差計(jì)算，色差變化分別為0.22、0.26、0.39、0.79。由此看出，在80 ℃的溫度下烘干時(shí)間超過2 h，會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)品受熱時(shí)間過長(zhǎng)而導(dǎo)致色差的變化過大。故此在測(cè)試白度分析色差的實(shí)驗(yàn)中，烘干時(shí)間不宜過長(zhǎng)，控制在2 h以內(nèi)。

2.3 樣件尺寸對(duì)色差的影響

ABS樹脂需要通過注塑機(jī)注塑成片狀樣件才能進(jìn)行顏色測(cè)試，分別在2臺(tái)注塑機(jī)上，采用ASTM和ISO標(biāo)準(zhǔn)樣件進(jìn)行測(cè)試。同時(shí)在同一臺(tái)注塑機(jī)上選擇不同厚度的樣件進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。結(jié)果見表3。

表3 樣件尺寸對(duì)色差測(cè)試的影響

試件厚度對(duì)色差測(cè)試影響很大，同一臺(tái)注塑機(jī)一次成型的不同厚度制件色差較大，這主要是由于色差測(cè)試過程涉及光線反射，ABS樹脂有一定的透光性，樣件的厚度不同對(duì)光線的反射作用也不同，這就造成同一樣品的測(cè)試色差。不同注塑機(jī)由于注塑量不同，雖然注塑工藝相同，但物料在筒體內(nèi)高溫停留時(shí)間不同，造成色差測(cè)試結(jié)果的偏差。因此測(cè)試過程應(yīng)統(tǒng)一測(cè)試條件，否則數(shù)據(jù)沒有可比性。

3 結(jié) 論

(1) 樣件成型后放置2 h后色差的變化相對(duì)穩(wěn)定；

(2) 測(cè)試樣件在80 ℃下烘干，色差隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增大，最佳烘干時(shí)間為2 h以內(nèi)；

(3) 不同厚度的樣件的顏色數(shù)據(jù)差異較大，測(cè)試色差需要固定測(cè)試條件。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 謝志剛，吳立峰,吳青,等.熒光增白劑在PP、ABS中的應(yīng)用研究[J].上海塑料,1999(4)：21-25.

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[3] 李明,李玉芳.國(guó)內(nèi)外ABS樹脂生產(chǎn)現(xiàn)狀及市場(chǎng)分析[J].石油化工技術(shù)經(jīng)濟(jì),2006,22(1):28-34.

[4] 崔小明.我國(guó)ABS樹脂供需分析及發(fā)展建議化工新型材料[J].2003,31(8):1-5.