色母粒配方设计

色母粒配方设计 四个部分一 塑料着色的基本概念二 如何正确选择着色剂三 色母粒生产介绍四 典型配方介绍 一 塑料着色的基本概念 1 塑料为什么着色 塑料着色具有什么功能 塑料着色是塑料工业中不可缺少的一个组成部分 其重要意义是美化产品 众所周知 只有当商品漂亮的外观引起了人们购买欲后 人们才会认真地了解其内在品质 任何商品美观与否主要取决于它的外观造型与颜色 和谐协调地色彩实现则需要依赖着色技术予以实施 色彩艳丽给人以美的艺术享受 塑料着色是塑料工业中不可缺少的一个组成部分 其重要意义是美化产品 众所周知 只有当商品漂亮的外观引起了人们购买欲后 人们才会认真地了解其内在品质 任何商品美观与否主要取决于它的外观造型与颜色 和谐协调地色彩实现则需要依赖着色技术予以实施 色彩艳丽给人以美的艺术享受 塑料着色的第二个重要用途是标识作用 通过着色取得标识效果 具有实用价值 市话通信电缆用符合孟塞尔色标10色谱标识 给配线及检修带来极大方便 高速公路采用醒目反光标志 交通警服白天采用醒目荧光黄色 环卫工人采用醒目橙色都作为安全标志 塑料着色的第二个重要用途是标识作用 通过着色取得标识效果 具有实用价值 市话通信电缆用符合孟塞尔色标10色谱标识 给配线及检修带来极大方便 高速公路采用醒目反光标志 交通警服白天采用醒目荧光黄色 环卫工人采用醒目橙色都作为安全标志 塑料着色还可赋予塑料多种功能 从而满足应用上各种需求 1 提高塑料耐光性和耐气候性 利用炭黑改善聚烯烃塑料的耐光性和耐气候性 可以起到非常突出的效果 文献报道100份低密度聚乙烯中 加入1 5份炭黑 在户外曝晒一年半以后 薄膜的断裂伸长率仍高达190 用于对比试验的纯低密度聚乙烯薄膜 在上述同等条件下进行试验 则基本失去伸长率 塑料着色还可赋予塑料多种功能 从而满足应用上各种需求 1 提高塑料耐光性和耐气候性利用炭黑改善聚烯烃塑料的耐光性和耐气候性 可以起到非常突出的效果 文献报道100份低密度聚乙烯中 加入1 5份炭黑 在户外曝晒一年半以后 薄膜的断裂伸长率仍高达190 用于对比试验的纯低密度聚乙烯薄膜 在上述同等条件下进行试验 则基本失去伸长率 2 赋予塑料某些特殊功能加入导电炭黑可赋予塑料的导电性 这在电力电缆中内屏和外屏已被大量应用 加入导电炭黑的复合纤维制成的服装具有抗静电作用 现大量用于计算机 电子元件生产厂的劳动防护服装 3 彩色农用地膜对除草 避虫 育秧等起到良好效果 2 赋予塑料某些特殊功能加入导电炭黑可赋予塑料的导电性 这在电力电缆中内屏和外屏已被大量应用 加入导电炭黑的复合纤维制成的服装具有抗静电作用 现大量用于计算机 电子元件生产厂的劳动防护服装 3 彩色农用地膜对除草 避虫 育秧等起到良好效果 2 塑料用着色剂主要由哪几种组成 塑料用着色剂主要由哪几种组成 染料是可溶于大多数溶剂和被染色介质的有机合成化学品 它的特点是透明度好 着色力高 密度小 主要适合用于工程塑料 ABS HIPS PET 尼龙6等 由于染料一般分子结构小 如用于聚烯烃着色会发生迁移 塑料用着色剂主要由颜料及染料组成 染料是可溶于大多数溶剂和被染色介质的有机合成化学品 它的特点是透明度好 着色力高 密度小 主要适合用于工程塑料 ABS HIPS PET 尼龙6等 由于染料一般分子结构小 如用于聚烯烃着色会发生迁移 颜料是不能溶于普通溶剂的着色剂 与染料相反 颜料与它所需的着色材料没有亲和力 颜料是通过其颗粒分散于被着色材料中 而使该材料产生颜色的 由于颜料具有不溶解性 所以为获得理想着色性能 需要用机械方法将颜料均匀分散于塑料之中 主要适合用于PVC及聚烯烃塑料着色 其中有些品种也可用于工程塑料着色 颜料是不能溶于普通溶剂的着色剂 与染料相反 颜料与它所需的着色材料没有亲和力 颜料是通过其颗粒分散于被着色材料中 而使该材料产生颜色的 由于颜料具有不溶解性 所以为获得理想着色性能 需要用机械方法将颜料均匀分散于塑料之中 主要适合用于PVC及聚烯烃塑料着色 其中有些品种也可用于工程塑料着色 颜料又可分为无机颜料和有机颜料 无机颜料通常是金属的氧化物 硫化物和硫酸盐 铬酸盐 钼酸盐等盐类以及炭黑 这一类颜料不溶于普通溶剂和塑料 它们的热稳定性和光稳定性一般比有机颜料优良 在塑料的加工温度范围内 除铅盐 铬黄和镉橙以外 其他无机颜料都是很稳定的 但其着色力较有机颜料差 无机颜料的相对密度较大 一般为2 5 5 0 颜料又可分为无机颜料和有机颜料 无机颜料通常是金属的氧化物 硫化物和硫酸盐 铬酸盐 钼酸盐等盐类以及炭黑 这一类颜料不溶于普通溶剂和塑料 它们的热稳定性和光稳定性一般比有机颜料优良 在塑料的加工温度范围内 除铅盐 铬黄和镉橙以外 其他无机颜料都是很稳定的 但其着色力较有机颜料差 无机颜料的相对密度较大 一般为2 5 5 0 从性能上比较 虽然有机颜料在耐热性 耐晒性和遮盖力方面不如无机颜料 但具有相对密度小 吸油量大 色泽鲜艳和色谱齐全的优点 表1列出了无机颜料 有机颜料以及染料的一般特性 从性能上比较 虽然有机颜料在耐热性 耐晒性和遮盖力方面不如无机颜料 但具有相对密度小 吸油量大 色泽鲜艳和色谱齐全的优点 表1列出了无机颜料 有机颜料以及染料的一般特性 表1三大色料的比较 二 如何正确选择着色剂 1 要了解颜料的命名在塑料着色时 使用者仅知颜料的商品名 如永固红F5R 2BP红和耐晒艳红等 实际上 上述三种商品是相同分子结构 不同叫法的同一种颜料 为把商品统一归类 提出了染料索引 ColorIndex C I 的概念 例如 瑞士Ciba公司色母粒样本上的产品表示如下 简称 C I P R 48 2 2 了解着色剂的耐热性 了解着色剂的耐热性 3 了解被着色的树脂性能 了解被着色的树脂性能 4 了解其它助剂 添加剂和着色剂的关系 了解其它助剂 添加剂和着色剂的关系 三 色母粒生产介绍 1 概况 2 色母粒组成及生产 组成 着色剂 分散剂 载体树脂 3 生产工艺 见图1 图1颜料化过程示意图 4 颜料分散的意义 为了使塑料着色均匀 必须满足两个条件 颜料颗粒充分细化 均匀地分布到塑料中 混和 这里指的是细化分散是将颜料的凝聚体或团聚体破碎 并使其粒径减至最小的过程 一般 颜料的均匀分布并不困难 关键在于分散 颜料的分散不仅影响着色制品的外观 斑点 条痕 光泽 色泽及透明度 加工性 也直接影响着色制品的质量 如强度 伸长率 耐老化性和电阻率等 例如图2 图3示出 随着颜料粒径增大 制品的冲击强度和伸长率下降 图2颜料粒径和伸长率的关系 图3颜料粒径和冲击强度的关系 颜料分散后的粒径多大为宜 可用下述数据加以说明 颜料粒径大于30 m 制品表面产生斑点 条痕 10 30 m 制品表面无光泽 粒径小于5 m时 对于一般制品 可以满足使用 但是对要求严格的产品 也会影响其力学性能 电性能及加工性 对于纤维 单根丝直径为20 30 m 和超薄薄膜 小于10 m 则颜料粒径应小于1 m 颜料分散后的粒径多大为宜 可用下述数据加以说明 颜料粒径大于30 m 制品表面产生斑点 条痕 10 30 m 制品表面无光泽 粒径小于5 m时 对于一般制品 可以满足使用 但是对要求严格的产品 也会影响其力学性能 电性能及加工性 对于纤维 单根丝直径为20 30 m 和超薄薄膜 小于10 m 则颜料粒径应小于1 m 许多研究工作证明 一般情况下 颜料粒径愈细 它的着色力愈高 一般情况下 颜料粒径愈细 它的着色力愈高 表2群青颜料的粒径和着色力的关系 以原始未处理群青的着色力为100 图4颜料粒径和着色力的关系 图中示出 当粒子尺寸在某一值时 有一极大值 此外 偶氮颜料粒子直径在0 1 m 酞菁颜料粒径在0 05 m时 具有最高的着色力 四 典型配方介绍 一 通用色母二 黑白色母配方三 白色涂覆膜母粒四 填充母粒五 降温母粒六 阻燃母粒七 夜光颜料八 大理石花纹母粒九 双向拉伸母粒十 纤维花点颜料 一 通用色母 80年代初 香港佳能公司推出 万能色母粒 这一色母粒相对于专用色母而言 适用范围比较广 尤其能用于多种工程塑料的着色 通用色母粒与专用色母粒主要区别在于 通用色母粒的载体可以适用多种树脂的着色 其载体可采用 低分子聚乙烯蜡 EVA K树脂 金属皂类 也可以将上述两种或三种载体复配组成 要求颜料的含量尽可能提高 甚至高达60 70 专用色母粒为20 30 因此色母粒用量尽可能小 以避免和着色树脂的不相容性 一般通用色母粒在注塑产品中使用量仅是1 由于它用量少 所以该注塑制品内所含不同树脂含量更少 当然它对塑料制品的影响可以忽略不计 具体生产工艺简单简述如下 为了更好地适用极性和非极性树脂 通常添加少量EVA 二 黑白色母配方 A 选用TiO2四个配方配方一TiO2BA01 01400G 40 立德粉 锌钡白 B302300G 30 增白剂KSN0 2G 0 02 硬脂酸YA 200型30G 3 硬脂酸钙9 8G 0 98 LLDPE2433天津MI 33100G 10 LDPEQ400 2F4BMI 4 160G 16 配比3 成本8 60售价11元左右 配方二 1 钛白粉BA01 01690G69 2 酞菁蓝ICI UltranvawineN P BBlueRS 60 6G0 06 3 荧光增白剂KSN0 6G0 06 4 硬脂酰钙10G1 5 硬脂酸YA 200型30G3 6 20PEQ400268 8G 1000G26 88 吹膜用4 成本11元左右 配方三 1 钛白粉200G70 2 荧光增白剂KSN0 2G0 02 3 光亮剂EBS 油酸酰胺TAS 2A25G2 5 4 LLDPE2433150G15 5 LDPEQ400124 8G 1Kg12 48 4 吹膜成本19元左右效果较好 配方四TiO262 7 LDPE 1F7B 18 4 LLDPE 7042 4 6 PE蜡12 油酸酰胺2 3 双螺杆145 160 170 180 190 200 195 要求 TiO2含量63 MIR 7 5左右分散性 开口性 热封性 印刷性 B 通用白色母PEwax22 乳山 TiO264 攀刚101 硬酯酸锌10 C B 镉红等2 少量白油 高搅然后进入三辊单螺杆配比1 100打ABS无问题PP洗衣桶 MI 35 有条纹 白色 原因 PEwax太多 因此往往会造成先熔化而产生条纹改后 PEwax降至15 打PP无问题选用LLDPE较好 剪切力较大 易分散 C 黑色色母配方1 C B CabotN23445 2 Pewax北京化工大学12 3 LLDPEMI 2043 三 白色涂覆膜母粒 白色涂覆膜母粒主要用于方便面等复合膜的涂覆 其主要参考组成为 二氧化钛 R型为主 D50 70 低分子量聚乙烯蜡2 5 聚乙烯 1C7A 20 30 偶联剂适量 CaCO35 其他适量 四 填充母粒 常用聚乙烯制品填充母粒参考配方如下 LDPE10钛酸酯偶联剂TTS1LLDPE10低分子量聚乙烯蜡4HDPE5硬脂酸2CaCO375根据用户要求 母粒添加量为2 30份 五 降温母粒 降温母粒过去主要用于聚丙烯纺丝时 因当时使用的聚丙烯树脂分子量较高 粘度高 纺丝时温度高达300以上才能正常生产 这样容易使助剂 颜料等分解 目前已有生产纺丝专用的高熔体指数聚丙烯树脂 所谓降温母粒 则是可使聚丙烯分子量降低的功能母粒 一般可降低聚丙烯纺丝温度30 50 改善了纺丝工艺 降温母粒采用的助剂是过氧化物 常用引发剂A 即二叔丁基过氧化物 DTBP 它为微黄色透明液体 沸点110 燃点182 分解温度 193 半衰期1min 126 半衰期10h 降温母粒参考配方如下 PP树脂 MI 3 100抗氧剂0 3DTBP3分散剂1制得的降温母粒在纺丝中添加0 5 5 产生降温母粒的关键在于挤出温度的控制 以使过氧化物基本未分解 目前母该粒主要用于扩大聚丙烯的应用范围 如聚丙烯大型薄壁制品 如洗衣机桶 以改善其流动性能 六 阻燃母粒 随着塑料制品的迅速发展 塑料在建筑 交通运输 电子 电器 煤矿等方面应用越来越广泛 因此阻燃问题已引起社会的普遍关注 塑料中常用阻燃剂有以下几种 无机类阻燃剂 氢氧化铝 氢氧化镁 三氧化二锑等 有机类阻燃剂 十溴联苯醚 DBDPO 是一种含溴量高的添加型阻燃剂 应用面很广 可用于PE PP PS PETABS等 缺点是耐候性较差 此外 还有八溴联苯醚 BDDP 六溴联苯醚等 其他阻燃剂 氯化石蜡 红磷等 阻燃剂选择应注意以下事项 不同阻燃剂相互搭配使用 以发挥协同作用 阻燃剂与母粒中的其他助剂不发生化学反应 与树脂相容性好 热稳定性能优良 阻燃母粒的参考配方 载体树脂 HDPE 100阻燃剂 十溴联苯醚 40辅助抗氧剂 DLTP 0 2协同阻燃剂 三氧化二锑 40分散剂 低分子量聚乙烯蜡 1主抗氧剂 1010 0 1润滑剂 硬脂酸 1 七 夜光颜料 夜光颜料实际上是一种超长余辉发光粉 它经自然光 灯光 紫外光等光线照射后能够储存能量 并且有较强发光亮度 是一种新型发光材料 这种发光材料在照射光源消失后能够持续不断地以可见光的形式在一段时间内释放贮存的能量 它是一种稀土铝酸盐 其应用价值大大超过传统的硫化锌发光粉 与传统的硫化锌发光粉相比 主要有以下特点 余辉时间长 吸收普通可见光 如灯光 自然光 10 30min 达到饱和状态时 在无光源下可持续发光12h以上 起始放光亮度高 无毒 无害 无污染 不含任何放射性元素 性能稳定 循环使用寿命长达10年以上 夜光颜料使用时注意事项如下 使用量一般为10 20 用量越大 光亮度越大 并持久 硬度较大 避免直接和设备接触 以免磨损设备 并导致发光强度降低 如要添加颜 染 料着色时 要谨慎选用 以免降低发光强度 发光颜料主要用于发光标志 如制成发光PE条带 可广泛应用于工厂 宾馆 饭店 轮船 火车 地下停车场 公路交通等方面 制成各种标识或紧急安全标志 使用方便并安全可靠 八 大理石花纹母粒 大理石花纹母粒产生大理石状花纹的原理是 母粒中的载体树脂和着色树脂是两种不相容且熔点 粘度有差异的树脂 在成型加工时因分散不均及加工的流动痕迹所造成条纹和波纹状 呈现如大理石的花纹 一般大理石花纹母粒有黑 白 咖啡三色 而着色树脂颜色应和母粒色差较大 才