母粒是把超常量的顏料均勻載附于樹脂之中而制得的聚集體,通常由顏料、載體樹脂、添加劑等組成,亦稱為顏料濃縮物。
色母粒的組成
(1)顏料或染料
顏料又分為有機顏料與無機顏料。常用的有機顏料有:酞菁藍、酞菁綠、耐曬大紅、大分子紅、大分子黃、永固黃、永固紫、偶氮紅等:常用的無機顏料有:鎘紅、鉻黃、鈦白粉、炭黑、氧化鐵紅、氧化鐵黃等;染料主要有偶氮類和蒽醌類等。
(2)載體
載體是色母粒的基體。專用色母一般選擇與制品樹脂相同的樹脂作為載體,兩者的相容性最好,但同時也要考慮載體的流動性。通用色母粒一般選擇K樹脂和EVA為載體。
(3)分散劑
分散劑起促進顏料均勻分散的作用,其熔點應比樹脂低,與樹脂有良好的相容性,和顏料有較好的親和力。最常用的分散劑為:聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、硬脂酸鹽等。對于不同的載體和顏料,根據"相似相容"原理進行選擇。
(4)添加劑
用于色母粒的添加劑有抗氧劑、填充劑、增塑劑、阻燃劑、增亮劑、抗靜電劑和成核劑等品種,需要注意的是選擇添加劑時要注意其與顏料、樹脂的匹配問題。色母粒的分類色母有以下幾種分類方法:
(1)按載體分類:NPE色母、尼龍色母、ABS色母、PVC色母、EVA色母等。
(2)按用途分類:如注射色母、吹塑色母、紡絲色母等。
(3)按品種等級要求的不同可分為:
高級注射色母:用于化妝品包裝盒、玩具、電器外殼及其它高級制品。
普通注射色母:用于-般日用塑料制品、工業容器等。
高級吹膜色母:用于超薄制品的吹塑著色。
通吹膜色母:用于-般包裝袋、編織袋的吹塑著色。紡絲色母:用于纖維紡絲著色,顏料顆粒細,濃度高,著色力強,耐熱、耐光性好。
低級色母:用于制造對顏色品質要求不高的低級產品,如垃圾桶、低級容器等。
色母粒著色的優點散性
(1)使顏料在制品中具有更好的分
(2)有利于保持顏料的化學穩定性
(3)保證制品顏色的穩定
4)保護操作人員的健康
(5)保持環境的潔凈
(6)使用方便制備原理與工藝顏料的分散原理
顏料的分散對塑料著色意義重大。
一般而言,顏料分散越好,其著色力和遮蓋力就越高。著色過程,實際上就是顏料在另一種介質中的分散過程,可分為破碎、潤濕、分布和穩定化四個階段。破碎是顏料粉末在剪切力或外界能量的作用下被破碎為較小的粒子(凝集體和原生粒)的過程,與顏料粒子的"強度"和介質的粘度有關。一般而言。顏料粒子"強度"越小。介質粘度越高。破碎越容易。
潤濕是顏料粒子與周圍介質相互作用的過程,與顏料粒子的表面狀況和介質的性質密切相關。顏料粒子能否被介質潤濕符合熱力學定律,可用表面張力和表面能等參數進行描述潤濕過程的快慢(潤濕時間)可從動力學角度進行分析,與顏料粒子的孔隙幾何結構有關,隨介質粘度的提高而增加。潤濕體積可作為顏料孔體積或填充密度的度量,與相對著色強度密切關聯,影響顏料在最終制品中的分散質量。
在剪切作用下,顏料粒子以隨機概率均勻分布于載體樹脂中,提高加工溫度、降低粘度,處于湍流條件下,延長在加工設備中的停留時間,有利于顏料粒子達到最佳的分布。
分散過程中,由于顏料粒子之間存在吸引力,已分散的顏料粒子出現聚并的現象,稱為再附聚作用。再附聚作用會導致著色強度降低,為防止顏料粒子發生再附聚作用,必須使分散狀態穩定化。對顏料粒子表面進行涂覆處理、合理控制混煉工藝有利于提高分散的穩定性。
色母粒制備工藝
色母粒的生產過程主要包括配方的篩選和色母粒的制備,其工藝流程如下:物料進行塑煉、造粒。具體可分為干混法和濕法工藝。
(1)干混法
干混法是用干顏料直接與分散劑、載體樹脂混合后。采用密煉機或雙螺桿混煉后造粒。采用這種方法制備色母粒時。由于顏料已預處理,可直接制備顏料顆粒小于1 u m的紡絲級和薄膜級色。
(2)濕法
濕法工藝有;中洗法、捏合法和沉淀法等,此法適用未經預處理的顏料。沖洗法是將顏料、水和分散劑通過砂磨。使顏料顆粒小于1 u m。通過相轉移,使顏料轉入油相,去除溶劑后得到濃色物料。再經水洗、干燥處理后制得預分散顏料。最后與載體樹脂混煉、造粒而成。
捏合法是將顏料、水和分散劑通過砂磨后,加入油性載體摻混后進行捏合。利用顏料親油這一特點,使顏料從水相;中洗進入油相。同時又由油性載體將顏料表面包覆,使顏料分散穩定,防止顏料凝聚,最后與載體枉捐 昆煉、造粒。在實際生產中,專用色母粒的生產往往還應根據樹脂和顏料(染料)的特性進行相應的調整。
總之,色母粒制備過程中,顏料的分散與穩定是一個十分關鍵的問題,在優化篩選配方基礎上.還應根據其使用要求選擇最合適的制備工藝,才能制得性能價格比最佳的色母粒。
國內現狀分析
計算機配色系統的應用為色母粒行業提供了一種先進的生產工具和測試手段。它可以在極短的時間內找到最經濟的配方,從而有效降低著色劑成本;可以預測異譜同色現象。避免在不同光源下出現色差問題;能快速計算出修正配方。提高對色效率。
色母粒的制備一般包括三個步驟。
首先進行顏料的處理。然后將處理好的顏料與載體進行初混。最后將混合好的隨著高分子材料的廣泛應用。我國塑料工業得以迅猛發展,目前已成為全球塑料消費增長最快的國家之一。塑料消費的快速增長刺激了我國色母粒工業的飛速發展,合成樹脂工業和染顏料工業的進步有力地推動色母粒工業的進步。許多國外著名色母粒企業在國內投資建廠在一定程度上促進了我國色母粒行業的發展。
目前。我國生產色母粒的企業多達400多家。主要分布在廣東、福建、山東、浙江、江蘇、上海、遼寧、天津、北京、河北等省市。2001年我國色母粒的年生產能力在1000噸以上的企業有將近150家,總的年生產能力可達30萬噸,需求量不到12萬噸。2003年需求量預計達到15萬噸左右。我國塑料工業規劃數據顯示,到2005年我國塑料制品總量將超過1300萬噸,約消耗色母粒1 6~1 8萬噸左右。而美國的Hanna和Polyone、德國的BASF和Hoechst、瑞士的Ciba和Clariant等公司的生產總量達100萬噸以上。其中僅美國的Hanna年產量達14萬噸。與國外著名色母粒生產企業相比,我國色母粒生產企業規模偏小、技術水平較低。就我國色母粒市場而言,色母粒需求量增長較快、中低檔產品供大于求、高檔產品需大量進口、生產能力相對過剩。
目前,我國色母粒生產供大于求的原因主要有:一是新建生產裝置增速過快,產品訂單不足;二是國產色母粒產品結構單一、品種不全、通用型產品占很大比重,而高濃度和超高濃度、多功能性色母粒及細旦纖維用色母粒所占比重較少,高檔的色母粒需大量進口。
由于色母粒的消費者是塑料加工企業,因此分析和了解塑料在各個行業的應用和增長速度,對于色母粒生產企業十分重要,下述三大領域值得關注。
目前,隨著鋁塑復合、以塑代鋼的發展,塑料型材和塑料管材應用日益廣泛,塑料在建筑行業的應用增長較快。住宅飲用水管方面,國家已經強制淘汰鑄鐵管,將大大促進塑料管材的消費。預計2005年國內塑料管材產量將達到100萬噸,建筑用型材將消耗350萬噸左右,上述領域將消耗色母粒6萬噸左右。
薄膜是塑料制品最大市場,目前國內薄膜總產量約520萬噸。今后仍將保持快速增長,預計2005年國內農膜和包裝膜總需求量將達到600萬噸左右。約消耗色母粒4萬噸。
工程塑料現已廣泛應用于汽車、電子電氣、辦公自動化、交通運輸、建筑等行業,近年來一直保持10% ~15%的年增長速度。部分產品增速甚至達到30%。預計2005年我國五大通用工程塑料和ABS的需求總量將達到70萬噸和165萬噸左右,屆時需要消耗色母粒約4.5萬噸左右。由于工程塑料色母粒要求耐高溫,其技術含量和附加值均較高,是我國色母粒行業開發的重點。