有色物质如染料、颜料对入射光有强烈的波长选择性吸收,从而在一定光源照射时呈现出各种的颜色。分子结构决定光吸收特性,与不饱和键相关联。发色团是各种无色的不饱和基团,如硝基;发色体是有色的不饱和体系或与简单的取代基结合后即转变成有色的不饱和体系,如偶氮苯;助色团一般是在有色化合物的分子中给电子的基团,所以任何具有能和∏电子系统发生共轭作用的孤对电子都可以当成助色团。以发色体或发色团为分子主体,通过转变各种助色团和取代基,就可以合成出许多不同吸收光谱的染料或颜料。
粒径远小于光的波长的极小的粒子,如染料的分子,具有极小的光散射性。但是颜料是以晶体颗粒状态着色的,当颜料晶体粒径增加到差不多等于可见光波长(400~700纳米)时,则具有{zd0}的光散射性。无机颜料比有机颜料具有较大的折射率,金红石钛白粉在白色颜料中具有{zd0}的折射率,因而其极好的遮盖力使其成为油漆中的主料。光散射性越强的物质看上去越不透明,如果此物质对光没有吸收,则该物质看上去是白色不透明或白色半透明体,如果同时对光有波长选择性吸收,则看上去是有色不透明体或有色半透明体。具有荧光特性的染料和颜料由于在较短波长紫外或可见光谱区有较强的吸收而在波长较长的可见光谱区域加强了光谱反射(辐射),从而使其呈现的颜色更加鲜艳夺目。
饱和度(C)是彩色的纯洁度,如单色的可见光是最饱和的彩色,掺入的白光成分越多,就越不饱和。饱和度取决于颜料表面对光的反射程度,若对某一很窄波段的光有很高的反射率,而对其余波长的光反射率很低,则说明其反射选择程度度高,颜色的饱和度也高。——中国颜色体系已成为中国国家标准:国际照明协会CIE规定几种色度测量的标准照明体,相对于光谱频率分布来规定的。
着色:
配色要点:(1)消光原理;黄光蓝光加以微量紫色就变生成红光蓝。这是因为紫色是由红光、蓝光所组成,蓝光可以减去黄光(两者是互补),这样就增强了红光,变成了红光蓝。红光蓝加入少许绿,可以变成黄光的蓝色(红光和绿光相加混合成黄色)。蓝光黄色加入少许橙,可以得到红光黄色。乳白色塑料制品常常用钛白粉假如少量群青(约1%)的办法xx黄光,使其更加雪白;黑色塑料制品也加入微量的酞箐蓝以xx黄光。
(2)色调;要抵消其干涉色相,拼色时常常有意识的加入白色、黄色颜料。这样虽然提高了红色明亮度,但是却降低了饱和度(纯度),所以添加量不宜过多。再如,为了得到纯紫色,可用红光蓝和蓝光红拼合,根据拼色三角形原理,得到紫色,若用颜色色光的颜色环法,得到紫光,更为纯正的紫光。为了得到纯绿色,可用黄光蓝和蓝光黄拼色。塑料制品着色时,常常采用一种颜色为主,再拼合少量其他色来使其色调纯正。
(3)颜色深浅;颜色的深浅程度,也就是原色光在三原色的总强度中所占的比例的一种量度。如色光全都是红光而没有绿光和蓝光时,则看到非常饱和的红色。如果三原色中的绿色光和蓝色光的强度相对于红色逐渐增强,总的效果是中和彩色,得到的色感是由红、绿、蓝产生的白光,冲淡了红色,形成了粉红色。因此,粉红色可以看成是饱和度较低的红色,但是他的色调没有变化。
着色塑料的基本特征:
首先要了解着色塑料的本身的颜色,因为有时同一品种,因厂家、牌号不同或其他原因,往往有发黄现象,配色时要加以xx。另外,塑料中往往有添加剂,如紫外线吸收剂、抗氧剂等等也会对颜料发生反应而使制品变色。颜料的性能:各种塑料的加工温度不同,因此选择颜料时必须注意其耐热性能,否则高温下会分解变色。
塑料色母粒用助剂
分散剂:1.聚乙烯蜡(低分子量);性能看分子结构(有支链)、结晶度65%、熔点135℃、熔融粘度(0.8Pa.s)、耐热性(热稳定性,看热失重;如HDPE低分子物,主要是聚合的副产品,分子量低,热稳定性差,仅可作为使用温度不高的色母粒分散剂)、粘度(粘度大小直接影响体系的剪切力,对颜料颗粒的大小有很大影响,温度又影响体系的粘度)、分子量与分子量分布(一般裂解法生产的聚乙烯蜡分子量分布较宽)。作用:当少量蜡加入体系中,其有利于分散的作用大于阻碍分散的作用,其实表现出较好的分散效果。随着蜡用量的增加,两种作用都增强,当蜡的浓度超过某一特定值时,其不利于分散的作用占了上风,表现出分散效果的下降。继续增加蜡的用量,两种作用相对此消彼长,分散效果出现反复。1.提高分散性和着色温度(聚乙烯蜡有适当的分子量而使粘度受剪切力时,使颜料得到{zj0}分散),2.提高加工性和产量,分子量低,粘度远小于载体树脂,显著降低母粒熔体的粘度,色母中含有大量颜料,因而其生产中熔体粘度提高而降低产量,但使用蜡后,不仅改善分散性,提高着色强度,而且可显著提高色母粒的产量。分子量从1000-4000,随着分子量的增加,蜡对炭黑的分散能力逐渐提高:分子量大的聚乙烯不仅具有润湿和渗透炭黑团聚体的能力还具备使当地粘度,能传递母粒加工时所赋予的剪切力,故使炭黑充分分散。聚乙烯蜡对塑料制品力学性能基本无影响,对聚苯乙烯透明度的影响:聚乙烯蜡尽管对颜色有很好的分散作用,但会引起制品浑浊,用于着色透明聚苯乙烯制品色母粒所用的蜡,其折射率应与聚苯乙烯在相同范围内。
2 EVA蜡:改性聚乙烯蜡)主要时通过氧化聚乙烯而制得,使带有酸性,其力学性能和熔体物性和为氧化的蜡相同,但是改善了与无机物的亲和力.物性:白色透明颗粒,熔体粘度140℃时为1200-1800MPA.S,熔点87℃,滴点95℃,针入度23℃时(3-4mm/10),熔体粘度120℃时1650-1850mm2/s,熔体粘度在140℃时875-1100 mm2/s,分子量约6500g/mol,密度0.925-0.927g/cm3,VAC含量在9±1%.应用:EVA蜡较聚乙烯蜡更能降低炭黑的粒径及粒径分布,EVA蜡较聚乙烯蜡对炭黑的亲和性更好,传递剪切力更有效。
3石蜡:白色固体,密度0.87-0.92,熔点57-63.改善体系的流动性,有利于提高产量,还可以使挤出物获得光滑平整的外观。1.热性能用于色母粒的分散剂,必须在色母粒制造和着色制品成型时较好的承受加工温度,加工温度一般在160-220之间,2.分散性,石蜡的含量越高,炭黑的分散性越差,包覆在炭黑团聚体表面的石蜡起着一种润滑剂的作用,使炭黑的分散受到干扰。
填充剂:增量,增强、降低制品的配合成本并改善其加工性能和物理机械性能。满足低成本、高充填、高增强、易分散、高惰性、不与配合体系的其他组分发生有害作用和不损伤塑料制品的加工应用性能,除作为着色填料使用外,着色制品寄希望于填充材料具有最小的色效应。填料在制品中的分散程度也影响着着色性能。
1碳酸钙:白色无味粉末,不溶于水和醇,灼烧至800℃或在酸液中分解为氧化钙和二氧化碳,在空气中有轻微的吸潮倾向。用途:轻质碳酸钙补强功能,超细活化碳酸钙的抗冲增韧效果,碳酸钙填料质地较软,对加工设备磨损低,同时由于其折光率与多数增塑剂品种和树脂相近,因此对着色剂的干扰极小,可以提高制品的色稳定性,吸油值高,吸增塑剂的量较大,在软质PVC中分散均匀性较差,有降低挤出制品表面光滑性可能。碳酸钙在炭黑母粒中有助分散的作用,着色力有所提高,碳酸钙粒度越细,作用越明显。填充了碳酸钙的母粒体系熔体粘度提高,且碳酸钙粒径越小,增粘作用越大,增大了传递至炭黑团聚体的剪切力,对炭黑起到研磨和冲击作用。碳酸钙作为助分散剂,{zj0}用量为10%。
2,高岭土(Al2O3.2SiO2.H2O2):高龄土颗粒表面活化能高,有较强的结团倾向,但又因此增强金属皂、极性树脂、有机硅等配合组分的相互作用,赋予理想的分散效果。常温下少溶于盐酸或乙酸、遇H2SiF6即分解。易分散、耐化学介质、吸湿性小和电绝缘性优良,由于固有酸性,用时慎重,用偶联剂进行表面改性是xx酸性危害,增进高岭土与树脂粘合性和改善分散性、流动性的有效措施。超细化表面改性高岭土大大提高了填充制品的物理机械性能和热扭变性能。
3.云母粉:电绝缘性、抗冲击性、耐热性和尺寸稳定性、提高制品的耐湿、耐酸、耐碱腐蚀性。xx,可以用于与食品接触的制品。
增塑剂:改善加工性和制品柔韧性,功能在于可以插入聚合物的大分子之间,通过隔离、屏蔽、偶合等途径消弱其相互作用,达到降低树脂的熔融温度、软化温度、玻璃化温度,减小熔体粘度,提高流动性,改善树脂加工性和制品柔软性的目的。在塑料着色和色母粒加工中也有作用。
抗氧剂:——抗氧热稳定性:配合到聚合物树脂中,旨在抑制或延缓氧化降解过程的稳定化助剂。链终止型抗氧剂称主抗氧剂,包括受阻酚类化合物,是塑料用抗氧剂的主体。氢过氧化物分解剂为辅助抗氧剂,组成一般为硫醚类化合物和亚磷酸酯化合物。重金属离子钝化剂(抗铜剂)能过络合变价金属离子,使之钝化,xx其对氢过氧化物均裂分解的催化活性。理想的抗氧剂体系能够保证制品色泽的持久稳定,而不恰当的抗氧剂组分则常导致制品变色、色泽迁移、退色现象的发生。
1. 抗氧剂BHT:BHT是低分子量受阻酚类抗氧剂的代表产品,能够有效抑制制品的氧化降解,分子量低,易挥发,耐抽提和耐迁移性差,易与受阻胺光稳定剂等配合组分发生相互作用而泛黄。其应用正在为高分子量受阻酚所取代。
2. 2.抗氧剂1076食品类包装材料,毒性低。白色结晶粉状,熔点50-55,溶于苯、丙酮、酯类有机溶剂,不溶水,微溶于甲醇、棉子油、矿物油。与树脂相容性好,抗热氧效应高、着色性小,耐油提和不易挥发,常与亚磷酸酯、硫醚类辅助抗氧剂配合使用,与HALS、紫外线吸收剂等有协同效果。
3. 3.抗氧剂1010:白色结晶性粉末,无臭,熔点119=123。抗氧剂1010溶于苯、丙酮、氯仿等有机溶剂,不溶于水,微溶于甲醇和乙醇。为高分子量受阻酚类抗氧剂,挥发性小、耐抽提,与树脂的相容性好,抗热氧效果好,她对聚丙烯等易老化树脂的稳定效果好,抗氧剂1010与硫醚类和亚磷酸酯类辅助抗氧剂有明显的协同作用,可与HALS以及紫外线吸收剂配合使用,毒性低,美国FDA认为可用于食品包装材料。
光稳定剂:户外产品,光氧化降解时制品老化的主要途径,具有抑制或延缓光老化降解现象功能的稳定化助剂。光稳定体系对制品着色性为的影响可归纳为;1取决于光稳定剂本身固有色泽和结构特征2取决于光稳定剂与其他配合组分之间的相互作用。物理吸附和化学作用都将导致光稳定剂效能的下降和制品泛黄、变红、色泽漂移等不良现象。
1. 紫外线吸收剂UV-9是二苯甲酮类紫外线吸收剂的基本品种,{zd0}吸收波长范围为280-340纳米,几乎不吸收可见光,耐热、光稳定性好,升华损失较大,不着色,可作为浅色透明制品的光稳定剂使用。低毒。
2. 紫外线吸收剂UV-327时白色至浅黄色粉末,熔点154-158,相对密度1.20(25℃),并溶于苯、甲苯、苯乙烯等有机溶剂,不溶于水。{zd0}吸收波长范围为270-380纳米,化学性能稳定,挥发性极低,具有耐热、耐洗涤、耐气体退色性。与聚烯烃树脂相容性好,和各类抗氧剂、光学稳定剂配合显示协同效果。它主要用于聚烯烃制品、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚氨酯、不饱和聚酯。低毒,用于与食品接触的聚烯烃制品中限量使用。
3. 光稳定剂770:白色或微黄色的结晶粉末,熔点81-86℃,溶于乙醇、乙酸乙酯、苯等有机溶剂,不溶于水,为低分子量受阻胺光稳定剂。光稳定效能高,与紫外吸收剂和镍猝灭剂协同效果显著,适用于聚烯烃、聚苯乙烯、ABS等塑料制品。分子量低、挥发性大、耐溶剂萃取性差,多用于厚制品。受自身碱性的限制,一般不宜在聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等酸性树脂中使用。光稳定剂770也与卤系阻燃剂、酸性颜料、硫代酯类辅助抗氧剂产生对抗效应,有与高分子量HALS配合使用的趋势。
阻燃剂添加型阻燃剂多用于热塑性塑料,反应型阻燃剂分子内带有反应性基团,能够键和到聚合物分子上,适用于热固性塑料。对着色性能的影响:阻燃剂对颜料的物理吸附作用,其结果导致着色剂用量的增加;阻燃剂与着色剂之间的化学反应,卤系、磷系阻燃剂时主流,突出特点是呈酸性,这对于群青及镉系颜料等非耐酸着色剂制品来说可能退色、变色等不良现象。
1. 三氧化二锑:白色粉末,相对密度5.67,熔点655,沸点1456,折射率2.087,它不溶于水、稀硝酸和有机溶剂,溶于浓硫酸、浓盐酸、碱(氢氧化钠)及油石酸溶液,典型的阻燃协效剂,单独使用效果差,但与卤系阻燃剂配合能够显著提高阻燃效能。
2. 十溴联苯醚:白色粉末,分子量959.2,理论溴含量83.3%熔点高于300,相对密度3.02,不溶于水、甲醇、丙酮等多数溶剂,微溶于甲苯。它挥发性能小,热稳定性高。为高效溴系阻燃剂,耐溶剂萃取,常与三氧化二锑配合与聚烯烃、聚苯乙烯、ABS树脂、聚酯、聚苯醚、聚酰胺、不饱和聚酯、酚醛塑料等制品的阻燃,它特别对高温加工的工程热塑性树脂非常有效,本身xx,燃烧时可释放出致癌物。
3. 3阻燃剂PBO:HAO
抗静电剂:高电绝缘性的另一个方面往往伴随着高静电积累,以致造成制品表面吸附,使薄膜等二次加工困难,抗静电剂的表面活性剂有助于着色剂的分散与润湿,但是某些胺类品种在聚氯乙烯等树脂中配合时可能降低制品的热稳定性,最终导致制品泛黄、变色。
1. 硬脂酸单甘脂:GMS乳白色至浅黄色蜡状固体,熔点56-58,相对密度0.97,不溶于水,溶于乙醇、异丙醇、苯等有机溶剂。添加型抗静电剂,适用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等制品,具有热稳定性高,抗静电性相对持久和成本、效能平衡好。由于GMS从树脂内部向制品表面迁移时易于形成岛状物而固定凝聚,直接影响其抗静电效能的发挥,脂肪酸多元醇酯类抗静电剂不含胺基基团,不会对包装材料产生腐蚀性,也不影响PVC的热稳定性。GMS还是聚氯乙烯润滑剂和防雾滴剂。xx,用于与食品接触的制品。
2. 抗静电剂KJ-210好
偶联剂:表面改性剂,其分子内含有两类不同性质的结构基团。一类基团与无机物表面的化学基团发xx应,进而形成牢固的化学键合,另一类基团则具有亲有机物性质,能与有机树脂进行化学反应或物理缠绕,最终达到使有机树脂与无机材料老夫结合、提高制品力学、物理性能并改善加工性能之目的。
着色用颜料的主要性能:
着色力:某一定颜料制品所需的颜料量,用标准样品着色力的百分数来表示。取一克标准样品,加入A克白色颜料,调配成一定颜色的混合物。然后,取一克待测颜料,加白色颜料调配,直到在标准光源下观察到的颜色与标准样品的混合物相同时,设所用的白色颜料为B克,则该颜料的着色力I为:
I=B/A*{bfb}
颜料的着色力不仅与其性质,还与颜料分散程度有关。分散程度主要是指颜料细化程度,分散程度越大,着色力越高,但有一个极大值,超过此值着色力下降。塑料用塑料的着色力标准建议采用标准试样和样品添加不同量树脂,达到相同深度的比值来衡量,即A为标准色板的添加树脂量,B为与A颜色深度相近时的添加树脂量。
耐热性:其在加工和使用温度下颜料的颜色或性能的变化程度。在PVC、PE中颜料应当能耐160~180℃;ABS\PS需在250~280℃加工;PP、PA、PET等则需要高达280℃以上。在考虑颜料耐热的同时,还要考虑其受热时间。因为塑料在加工成制品时,加工方法不同,受热时间不同;一般要求颜料的耐热时间为四到十分钟。通常,使用温度越高,耐热时间越短。
耐迁移性:着色塑料制品与其他固液气等状态物质长期接触或者在某种特定的环境下工作,有可能和上述物质发生物理和化学作用,表现为颜料从塑料内部迁移到制品的自由表面上,或迁移到相邻的塑料或溶剂中。着色塑料中颜料的迁移性和塑料材料分子链的刚性和分子间紧密性相关。当塑料中增塑剂用量增加时,分子距离加大,结构更为松散,因而减少了聚合物链的相互作用,从而使颜料迁移速度增大。特别是软聚氯乙烯着色时,选用颜料要注意。
耐光性和耐气候性:塑料制品因长期室外使用都要求具有良好的耐光和耐气候性。无极颜料大部分具有良好的耐光性,仅少数品种在受光照射下因其晶型或化学组成发生了变化而变暗。塑料制品中有机颜料受光照射后,会引起颜料分子构型的变化等原因而影响饱和度下降,甚至会退色变成灰色或白色。
耐候性是颜料在大自然条件下的颜色稳定性。在考虑颜料的耐光、耐候性时,通常要考虑大气中的水分,特别是环境中三大污染物——酸、碱、烟的影响。镉黄在水分和日光的共同作用下会退色,而立索尔红是一种单偶氮颜料,是金属盐的沉积物,空气中的碱、酸都会使其变色。
耐化学药品性:不宜用群青和镉系颜料着色的塑料制品和酸接触,而铬黄则不宜和碱接触。
毒性:无机颜料中含有铅、镉等化合物,因此用其着色塑料制品用作和食品接触的容器、薄膜以及玩具等必须考虑毒性问题。
混合性:塑料制品着色时往往采用两种以上颜料配色,必须了解他们之间的混合性能,同时还需要了解颜料是否与塑料中的添加剂、助剂起化学反应。凡含铜或铅的颜料与含硫的塑料混合后,颜色往往会变成暗黑色,这是由于生成了硫化铜的缘故。含铬颜料通常含有铅化合物,因此不能与聚丙烯中的热稳定剂硫代二丙酸二月桂酸酯和硫代二苯酚之类的含硫稳定剂一起使用,以免生成黑色。