Study of dispersion of organic pigments in polypropylene resin for fiber and filaments applications

O polipropileno tem ampla aplicação na produção de fibras e filamentos e, na maioria das vezes costuma-se utilizar pigmentos coloridos para satisfazer as necessidades estéticas, comunicação, identificação, dentre outras. Para alcançar o efeito da cor desejado, é necessário que o pigmento esteja bem disperso e distribuído no polímero. A dispersão adequada é atingida por meio da combinação de vários mecanismos, que podem ocorrer simultaneamente durante a operação de mistura, sendo eles: umectação inicial, redução de tamanho dos agregados e/ou aglomerados de pigmentos, umectação total das partículas reduzidas, distribuição das partículas uniformemente no meio e estabilização das mesmas para evitar a reaglomeração. Neste trabalho foi estudada a dispersão de dois tipos de pigmentos orgânicos a base de ftalocianina de cobre (Pigment Blue 15) e a base de ácido beta-oxinaftólico (Pigment Red 48) em resina de polipropileno em diferentes meios. Foram avaliadas as características de cada componente da formulação, a quantidade máxima de pigmento orgânico que pode ser incorporado na resina utilizando como base o conceito de CPVC (concentração volumétrica crítica de pigmento), as condições ideais de processamento em misturador estático e em extrusora dupla rosca co-rotacional e a dispersão, a qual foi avaliada por meio do poder tintorial, valor de pressão de filtro e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que existe um dispersante adequado para cada tipo de pigmento, sendo que os melhores resultados foram obtidos para o pigmento vermelho com a cera de polietileno oxidada onde o valor de pressão de filtro foi abaixo de 2 bar/g. Os resultados obtidos com o pigmento azul não foram satisfatórios.Polypropylene has become widely used in fiber and filament applications; most part of these applications use colorful pigments to satisfy aesthetic necessities, communication, identification and others. To achieve the effect of the needed color it is necessary that the pigment has been well dispersed and distribute in the polymer. The appropriate dispersion is usually achieve with the combination of several mechanisms, that can occur at the same time during the mixture operation, such as: initial wetting, size reduction of the pigments, amount of aggregates and agglomerates, intimate wetting, particle uniform distribution in the medium and stabilization of the particles to avoid re-agglomeration. In this work the dispersion of two different organic pigments based on cupper phthalocianine (Pigment Blue 15) and betaoxynaphthoic acid (Pigment Red 48) in polypropylene resin with different humectants systems was studied. The characteristics of each formulation component, the determination of maximum pigment loading in polymer melts based on the CPVC (Critical Pigment Volume Concentration) concept, the ideal conditions of processing in static mixer and co-rotating twin screw extruder and the dispersion were evaluated by tint strength, filter pressure value and scanning electron microscopy. The results showed that there is an optimum humectant for each kind of pigment. The best results were obtained with the red pigment and the oxidized polyethylene wax, in which the filter pressure value was below 2 bar/g. The results for the blue pigment were not satisfactory