色母粒简介

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一、色母粒的定义及分类

色母粒是由较高含量的颜料或添加剂与热塑性树脂,经加工工艺使其良好分散而成的塑料着色剂,所选用的树脂作用于色剂,不仅具有良好润湿和分散作用,而且与被着色材料具有良好的相容性。色母粒分为无机和有机两大类。

色母粒简介

二、色母粒载体

载体树脂是色母粒的基体,对颜料起包覆、粘连、承载的作用,关系着母粒能否成粒及其使用。选择载体不仅需要考虑与被着色树脂的相容性,还要考虑色母粒应有良好的分散性。因此一般要求载体的流动性应大于被着色树脂,同时着色后不影响产品质量。色母粒应根据不同着色要求选用不同树脂作为载体。为了满足不同着色制品的需要,其选用的树脂种类也不断增多。主要有:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯类树脂。尼龙、聚碳酸酯、聚对本二甲酸乙二醇酯、局甲基丙烯酸甲酯等。

三、无机颜料

无机颜料通常是金属氧化物、硫化物和硫酸盐、铬酸盐、钼酸盐等盐类及炭黑。这类颜料不溶于一般溶剂和塑料,具有良好的热稳定性和光稳定性。但着色力较差,且密度较大(3.5-5.0),基本特性见表1-1。

表1-1三大颜料基本性能对比

项目染料无机颜料有机颜料
来源天然或合成天然或合成合成
相对密度2.5-3.53.5-5.01.2-2.0
着色力中等
热稳定性中等
光稳定性170-200℃≥500℃200-260℃
吸油量
迁移现象中等

从性能上比较可知,虽然有机盐颜料在耐热性和耐光性不如无机颜料,但具有相对密度小、吸油量大等优点。

1。白色无机颜料(二氧化钛俗称钛白粉)是最佳的白色颜料,广泛应用于涂料、塑料、化学纤维和化妆品。钛白粉应用于塑料中的性能,目前均指用于涂料的指标,在塑料上应用尚欠缺,且我国钛白粉发展不稳定,产品质量不佳,缺少市场竞争力。

2.黄色无机颜料(镉黄)作为塑料的黄色着色剂,可适用于大部分塑料。其颜色鲜艳,耐光性、耐热性优良,耐溶剂性、耐水性和耐碱性较好,但不耐酸,着色力和遮盖力较差。另外一种无机颜料(铬黄),这类颜料颜色鲜明,着色力和遮盖力较强,耐水,耐溶剂性,耐热性,耐光性,耐迁移性均较好。但对碱敏感,有毒。多用于聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂等热塑性塑料。

3.红色无机颜料(钼铬红)是铬酸铅和钼酸铅以及硫酸铅的混合物。它颜色鲜明,具有良好的耐光性,着色力强。热稳定性好,耐稀酸;对碱敏感,有毒,遇硫化氢生产黑色硫化铅。聚氯乙烯、聚苯乙烯、环氧树脂、纤维素树脂等,不宜用于高密度聚乙烯和聚丙烯。另外一种红色无机颜料(镉红)的色泽鲜艳,遮盖力强,耐热性、耐候性和分散性较好。因其不溶性,在着色制品中是安全的,但还是具有一定的毒性。可用于塑料和橡胶及陶瓷、玻璃、涂料等红色着色剂。

4.蓝色无机颜料(群青)是硅酸铝的含硫复合物,颜色鲜明、耐热性、耐光性均优良,分散性能较好。不溶于水和有机溶剂,透明性较好。因其无毒,可用于食品包装袋制品着色。其缺点是着色力和遮光性均较差。适用于聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯酸树脂、ABS树脂、尼龙等各种塑料。另一种蓝色无机颜料(钴蓝)为浅蓝色或深蓝色粉末,具有优良的耐热性、耐光性和耐化学性,耐酸、耐碱、耐油性较好,具有良好的分散性能,无毒。可用于各种热塑性塑料和热固性塑料,但着色力较差,价格较高。

5。绿色无机颜料(氧化铬绿)为橄榄绿色粉末,不溶于水,难溶于酸,具有优良的耐热性、耐光性、耐酸碱性,且无毒。可作为塑料的绿色着色剂,适用性广,主要用于不透明制品,可用于各种热塑性塑料和热固性塑料。但是着色力小,色泽不鲜艳,价格高。另一种绿色无机颜料(钴绿)主要用于搪瓷、涂料、建材和塑料着色,可用于各种热塑性塑料和热固性塑料。但是着色力小,色泽不鲜艳,价格也较高,故应用受限。

四、有机颜料

有机颜料与无机颜料相比,具有着色力高。分散性好、色泽鲜艳等优点,同时在耐热性、耐光性等方面也得到了突破性进展,因此在塑料工业界受到广泛的重视和欢迎。国外的塑料加工厂特别强调使用有机颜料,国内目前用于塑料和纤维着色的有机颜料也有不少色谱已接近国外同类产品,主要分为一下几种:

  1. 单偶氮颜料。典型单偶氮颜料有耐晒黄,又称汉沙黄。耐热性、耐迁移性差,因此不宜做塑料着色剂。为了提高其耐热性能,常在分子结构上进行胺化处理,生成苯并咪唑酮颜料。后续,可用于PVC、PO等塑料着色。
  2. 双偶氮颜料。①双乙酰基乙酰芳胺系颜料具耐有机溶剂、着色力强等特点,但颜色在200℃以上会分解,此类颜料只用于加工温度较低的塑料制品中。②乙酰基乙酰芳胺系颜料(颜料黄155)最有商业价值,是一种绿光黄颜料,具有强着色力,不易迁移,耐热性、耐光性好等优点,适用于PVC、PO、PMMA和PS中,不能用于ABS着色。
  3. 酞菁颜料。它具有优异、全面的牢固性能,特别是耐热性和耐晒性,同时不溶于任何溶剂,具有极鲜艳的颜色,是当前高级颜料中成本最低的一类。酞菁可与铜、钴、镍等金属生成水溶性的稳定络合物,其中最重要的是铜酞菁,它是一类应用性能优异的蓝色、绿色有机颜料。

五、色母粒分散剂的作用及种类

  1. 分散剂在色母粒中的作用主要有以下几点:①浸润并润湿颜料,使其分散成细微、稳定,能均匀分布在树脂中;②改善加工流动性,提高产量;③与树脂有良好的相容性,不影响最终产品的质量。
  2. 色母粒中分散剂的作用机理。色母粒是以树脂为载体的颜料浓缩物,而颜料则是以三种状态存在的:原生粒子、凝聚体和团聚体,颜料的分散机理使颜料粒子中的团聚体破碎成凝聚体和原生粒子,并使新生粒子稳定化的过程。颜料在树脂中的分散过程可以用以下三个步骤来表示:首先是树脂熔体润湿颜料团聚体表面,并渗透至内部空隙中;其次是在外加剪切力和颜料粒子之间的相互冲击碰撞作用下团聚体破碎;最后新生粒子被树脂熔体润湿包覆,稳定而不再附聚。这三个步骤可简化表示为:润湿-破碎-稳定。但是由于树脂熔体黏度高,与颜料表面相容性差,所以润湿较差,很难渗透进团聚体的空隙中,因此不能有效传递剪切力,难以较好的破碎团聚体。即使团聚体破碎以后,树脂熔体也不能迅速润湿和保护新生粒子表面,相互的碰撞接触又会使粒子重新聚集。这些问题可以通过分散剂很好的解决。
  3. 分散剂的种类。①脂肪酸类:硬脂酸、羟基硬脂酸等;②脂肪族酰胺类和酯类:硬脂酰胺、硬脂酸甘油酯等;③烃类:石蜡、液体石蜡、微晶石蜡、氯化石蜡等;④金属皂类:硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙等;⑤低分子蜡类:聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等。对于聚烯烃色母粒而言,常用的分散剂通常有低分子聚乙烯蜡、无规聚丙烯和硬脂酸及其衍生物,目前使用较多的是低分子聚乙烯蜡、聚丙烯蜡等。

色母粒着色型材制品发生底纹的分析

色母粒质量好坏除因颜料颗粒大引起的外观色点以及物性降低外,还由于操作不当引起着色不均匀造成制品外观有着色底纹现象。这是主要是由于色母粒扩散不良而造成的。表2假设着色工程理想扩散的问题点与发生的原因。

塑料组成MB着色问题发生原因
低粘度化色花MB扩散不良
白点滑石粉的析出
色点颜料分散不良
换色性不良清管不完全
低分子量化机械物性下降色母分散不良

平均分子量下降

 

在加工过程中,由于温度的原因,使得物料不能塑化、软化,极易造成色母分散不良,出现颜料不均一。在进料段,原料从料斗投入后,色母与塑料等原材料的温度尚未达到熔点的区域。在熔融段,色母已达到熔点,但塑料尚维持在半熔融或未熔融状态区域。在混合段,色母与塑料均已达熔点,在熔融状态借旋转螺杆的剪切力,反复进行混合、分配的区域。为了使着色效率提高,色母需具有表3所示性能。

阶段必要性能
熔融阶段低熔点、低黏度
混合阶段适当的粘度比、相容性
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      关于TPV使用色母粒有什么建议吗?