彩色塑料的着色及颜料

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1、 彩色塑料的着色及颜料 上海染化一厂赵 德翔 塑料在高分子材料中占据极其重要的地位 。 塑料 用颜料着色后所获得的彩色塑料广泛应用于交通器 材 , 电器电讯器材 , 文教用品 , 家庭用具 , 装饰品和 儿童玩具等 , 彩色塑料性能的好坏与塑料制品本身的 材质 , 着色剂的性能 , 剂型 , 着色工 艺有着密切的关 系 。 现分述于下 。 一 、 彩 色塑料的着色 剂剂型及使用方法 着色剂可以不同的方法用于塑料制品的加工 , 但 要能够达 到生产速度快 , 产品质量高 , 制造成本低 的 要求 。 热塑性塑料在加入着色剂时需加热处理 , 而热 固性塑料在加入着色剂时应避免加热 , 故两类塑料的

2、 着色处理方法是不相同的 。 干法着色是将着色剂直接加入到热塑性塑料中的 一种方法 。 这种方法 , 使用方便 , 着 色剂浪费小 , 生 产机动性大(如便于调换色谱) 。 但存在粉尘污染 , 分散程度亦不及予着色法好 。 在生产 中必须准确使用 着色剂的用量 , 正确的掌握不同批次加工塑料 的加工 时间 , 树脂在使 用前必须干燥 , 尤其湿敏性树脂 , 在 着色剂加入之 后 , 成型之前 , 一定要进行干燥处理 , 这些都是重要的注意事项 。 挤塑着色是用于热塑性塑料的主要方法 , 是用高 浓度着色剂与被着色的树脂先在干燥的拌和机内进行 馄合 , 然后将棍合好的物料加至螺旋进料器 , 以连

3、续 挤塑成有色粉条 , 经冷却后 , 切制成粒 , 即为用于聚 氯乙烯或聚丙烯等的母色粒着色剂 , 其颜料含量往往 是制成 品颜料含量的十倍以上 。 但液状和浆状着色剂 也是经常被采用的 。为 了制造含颜料高的母色粒 , 是需 用一 些专用设备的 , 用挤塑机将着色剂反复地挤塑比 较浪费 , 而采用两辕橡胶混炼机是比较成功的 , 近年来 使用密炼机则认为产量和成本都可得到满意的结果 。 热固性树脂 , 多以粉状供应市场 , 一般采用机械 混合法着色 , 尤其应注意在树脂和着色剂进 行拌和 时 , 应避免产生较多热量 。 以液状应市的热固性树脂 (如聚酷和环氧)亦不可事先加入着色剂 , 因其可能

4、 发卑结块 , 沉淀和变硬等现象 。 而各种热固性树脂的 着色都用拌和法 , 是在模塑操作中将浆状和 液状着色 剂加入的 。 胶罩法 , 是通用于热固性塑料制品表面着 色 的 一种方法 。 胶罩料则是一种已用颜料着色的液状聚命 树脂 , 将其 涂刷或喷涂于已压 制成型的制品表面 , 而 胶罩料在修饰塑料制品表面的周期内 , 发生反应而构 成与塑料制品为一整体 , 此法主要用于纤维加强塑料 制品着色 。 为了达到分散完全 , 发色优良 , 热固性树脂着色 则往往采用浆状着色剂 , 此类型的着色剂在乙烯基塑 料着色中也被采用 。 而浆状着色剂的稠度则从可流动 至粘浆状 , 一般使用浆状着色剂是 因

5、 用 干燥着色剂得 不满 意的结果 。 若用干燥着色剂仍需经研磨制浆 的加 工工作而 后 才能使 用 , 其成本往往偏高 , 并有加工设 备和工艺上的困难 。 已经加工完毕的颜 料制备物 , (干燥品和浆状 物) , 在储存过程中仍 存在再凝聚问题 , 是有待深入 研究解决的 , 往往因颜料含杂质和无机盐而导致这一 现象 , 而有机颜料比无机颇料松软 , 因之亦比较容易 再产生凝聚 。 国外使用的各种彩色塑料着色剂剂型如 表 1 。 国外使用的各种彩 色塑料着色剂剂型表1 童 嚣 挚 竺 干燥着色剂 高浓度干操 着色荆 浆状 着 色荆 母 色粒 着 色剂 用用用用用用用用 用用 用用用用用用用

6、用用 用用 用用 用用用用 用用用用用用 热塑性塑料 乙 缩醛 丙烯酸 纤维素 尼龙 聚 乙 烯 聚丙烯 聚 苯乙烯 聚碳酸 氛碳 热固性塑料 酚醛 环氧 聚胺醋 醇酸聚醋 氮基 嗽酸 二 丙烯 对颜料着色剂的 选择 , 除色彩以外 , 还要根据塑 料的性能 , 着色剂的用量和性能 , 塑料制品的使用要 一 5 9 一 求与性能等因素 。 分别叙述于下 : 塑料的性能 塑料树脂的加工性能和加工方法 , 对 选择着色剂 是关键性的 , 如聚氯乙烯树脂及其共 聚物在加工时 , 因受高温而产生酸 , 因而对不耐酸性的颜料产生不利 因素 , 如福红和群青均不适用 。 耐晒黄类颜料只能用 于聚苯乙烯 ,

7、 酚醛和氨基塑料 , 用于聚乙烯则分解 , 用 于聚抓乙烯则严重迁移 。 若高温加工塑料 , 则须考虑 着色剂的相应耐高温问题 。 塑料的加工温度达35 0 O F , 耐1 5 分钟时 , 有许多颜料的色光将变暗和分解 。异氰酷 树脂能与经基起反应 , 故须避免使用研性颜料和湿敏 性颜料 。 酚醛和尿醛树脂在加工过程中放出 甲醛 , 而 对一些颜料产生影响 (如使酞蔷绿变萎暗)关于性能 和加工条件与需要 的颜料性能示于表2 。 塑料性能加工条件和所需的颜料性能表 2 塑料品种 加工条 件 与 特性 二要的着 色剂性。 热塑性塑料 乙 缩醛 丙烯酸 纤维素 氟碳 中中性及 弱歼性 、 中中 等

8、等 的模塑温度 。 特特高温度 。 尼 龙 强 还原反 应 , 在 50 0 . F以上 。 良好的 耐热性 , 高纯 度的颜 料 。 中等的耐 热 性和良好的 耐晒 性 。 中等至良好的耐晒性能 优越的 耐 光性 , 耐 热性 、 耐 酸 、 歼 性和分散性 。 优越 的 、 耐热 性 、 良好的 耐 光性 , 优越 的 分 散性 , 无 水份 。 聚乙烯 中性 , 高温 。 中性 , 高温 。 含锌 和锰的着色荆促使降 介 o 不迁移 , 良好的耐光性 。 优越的耐热性 、 良好的耐 光 性 , 不 迁 移 。 压压低高 聚丙烯中性 , 很高的温度 优越的耐 热性 、 良好的耐光 性 。

9、聚碳 ! 高温良好的耐热性 , 绝 对无水 。 聚苯乙烯 中性 , 高温 加工 良好 至优 越 的耐光性 , 优越 的耐热 性 , 优 越 的分散 性 软聚氯乙烯 加工 过 程中变酸良好的 耐光性 , 优越的分散 性 , 不迁移 , 耐 酸 热固性 塑 料 氮基 短 时间 的弱酸 性 还原反 应 。优 越 的耐 光 性 、 耐酸 酞 酸 二丙 烯氧化反 应 良好的耐 光性 , 优越的分散 环氧中等温度 中等 至 良好 的耐热性 , 良好 的耐光 性 , 优越 的分散性 在模 型时温度 350 0 F , 有弱 研性中等的耐 光 性 、 耐研 。 还原反 应 。 在 加 工过程中有滤良好的耐光

10、性 , 优越 的 分散 氧 化 反应 。 性 , 耐 氧 化 。 聚胺酷 低温 对研性不敏 感 , 无水 , 优 越 的分散 性 。 中性模塑温 度在优越 的耐热 性 耐抗性 , 分 500 O F 散 性 。 着色剂的使用量 使用不同的着色剂比例对塑料的色彩则产生不同 的影响 。 在一般 的情况下 , 着色剂的用量多一些 , 其 耐晒性和耐热性则比较好一些 , 但有的颜料品种用量 多了要产生铜光 , 适宜的用量则可不发生渗色和起 霜 , 有些颜料品种 , 如氧化铁颜料和酞蔷颜料起抗氧 剂的影 响 , 当用量多时将产生对某些塑料品种 的 催 化 , 产生阻碍作用 。 故适宜 的着色剂用量是彩色

11、塑料 加工必须认真对待的重要事项 。 塑料制品的使用要求与性能 塑料制品的使用要求和性能也是 挑选着色剂的重 要因素 , 假使塑料制品与酸性物质接触 , 选用的颜料 必须能耐酸 的 , 与歼性物质接触则颜料必须耐歼 , 另 外按需要来选择一些着色剂来达到提高和降低电性能 的要求 。 颜料的毒性也是应该控制的一个 主要方面 , 须按国家食品和药品管理部门颁发的法令行事 。 二 、 关于塑料用颜 料的一般 准则 无机颜料不溶于塑料和塑料所使用的溶剂 。 大多 数的塑料用无机着色剂 。 无机颜料的基本优点 , 是优 越的耐晒性 、 耐气候牢度 耐热性 、 耐化学药品稳定性 和不迁移 。 但大多不透明

12、 , 色光萎暗 , 比重大 , 吸油 量低和较小的抗氧性 。 有机颜料则色光鲜艳 、 色相纯正 , 几乎全透明 , 以至半透明 , 其比重较无机颜料轻 , 但除部分优良品 种外 , 其余品种的耐热性 , 耐晒性和耐迁移性均比无 机颜料差 。 彩色塑料用颜料的主要性能要求如下 : 耐热性 大多数的有机颜料在中等的高温下只能 耐数分 钟 , 而且大多数品种在5 00 “F 数秒钟全部破坏 。 无机 颜料在55 0 O F 以上能耐相当长时间 , 而铝酸铬橙用于 聚苯乙烯在45 0 ”F 时变暗则是一种例外现象 。 一般改 进耐热性的方法是提高颜料的用量 。 耐晒性和耐气候性 福黄类颜料具有优越耐日

13、光和耐人造光的牢度性 能 , 但其在室外的耐气候性能则表现极差 。 应根据彩 色塑料制品使用的特点 , 选择使用何种着色剂 。 耐迁移性 在彩色塑料加工技术上认为迁移性有四种 。 一 种彩 色塑料制品与另外的材料或制品接触时 , 发生沾 污 , 此则被称为渗色 , (B l e ed i ng ) , 一种彩色塑料 制品的表面被拂拭而发现有极微量着色剂沾污 , 此则 被称为发乌 (C r o ckin g ) ; 彩色塑料制品产生金属光 泽 , 此则被称为泛铜光(B r onZin g )在彩色塑料的 研光辊上附有着色剂时 , 则被称为沉析贴层( P l a t e OO ( _ ) 一: :

14、 护 一(_ ) I OH l N 二 N| O 占 O 执 C on t ) , 有些着色剂在塑料中没有渗色性的 , 但有时发 生沉析贴层 。 上述性能 , 在彩色塑料加工时应加注 意 。 三 、 关于颜料 着色剂选择的讨 论 无机颜料做为彩色塑料的着色剂 , 在国外虽被认 为 有不足之处 , 但 由于其性能优良 , 售价低廉 , 虽然 近 年国外在食品包装和 医药器材的彩色塑料制品用着 色剂的毒性有严格规定 , 民用方面亦对铬 、 铅 、 锅 、 锑 、 汞 、 砷和钡的含量严加限制 , 但无机颜料 作为塑 料着色刘的数量仍很大 。 无机颜料在我国随着油漆 、 油墨 , 搪瓷和陶瓷的发展

15、, 其品种和数量 亦 增长较 快 。 塑料的色彩鲜艳 , 色光纯正 , 品种繁多 , 用途广 泛 , 在各种用途的着 色剂中 , 均已占 据主要 地位 , 但能做为塑料着色用的品种也只是其中的一小部分 。 在国外因联苯胺 的致 癌毒性而提出代用 , 但双 氯联苯 胺和四氯联苯胺颜料的生产量并未因之而有所下降 , 据统计数看来还在增长 。 这是因为此类颜料具有优 良 的 使用性能 , 使用面宽广 , 一时不易取代 , 特别是西德 赫斯脱联苯胺黄 H R(PVFa st yellowHR) 和联苯胺 黄 HioG (pv Fa st Yellow HioG) 由于其极优 良的 使 用性能和牢度 ,

16、 近年来各国主要有机颜料生产厂 , 均在生产 。 我 国从1975年开始 , 停止此类 中间体的生 产 , 故本文对联苯胺类黄 、 橙颜料不加评述 。 、 我国生产有机颜料虽近3 0年的历史 , 但到现在为 止 , 品种 、 数量和质量与国外相比 , 均有较大差距 。 虽然对一些 高级的优良品种已在试制和计划投产 , 但 在发展速度上还要尽可能加快 , 技术水平也应尽快提 高 。 对彩色塑料用有机颜料品种是有一些 , 但由于缺 乏 中间体 , 影响新品种增加 。 在塑料工业高速度发展 的今天 , 这一 间题 , 应该引起重视 。 现将用于各种塑 料 的各类有机颜料述叙如下 : 酞著兰C u p e 和酞著录 C“p c一CI; 卜 ;, 它们是彩色塑料应用 中数量最大 , 应用最广泛的 两个 品种 。其使用性能, 各项牢度均是最令人满意的 。 此类品种在聚醋树脂中起阻聚作用 , 故限制其用量在 2%以下 。 在我国虽从1958早已生产 , 但在质量 、 品 种和数量上均不能满足工业发展的要求 。 颜料录 B 苯乙烯塑料