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色母粒的研究与进展摘要：近年来,随着我国经济的不断发展,色母粒行业有了迅速的发展,人们对色母粒的需求也日益增加，本文主要阐述了塑料着色的原因以及常用的着色方法，概括了色母粒着色的优势与不足，描述了色母粒的组成，种类以及研究进展，并概述了塑料配色的方法关键字：色母粒，着色，配色，进展1.引言母粒制造是一个位于合成树脂下游，塑料制品上游的中间环节。这样一个位于产业链中间的行业，必然有其独有的特性。比如说它的分类就是一个问题，它到底应该划归为塑料原料还是塑料制品就在制定标准时遇到了争执。从表观看，色母粒接近于合成树脂，但从本质说，色母粒是以合成树脂为载体、以少量低分子蜡为分散剂、承载一定量颜料，经过典型的塑料加工过程得到的一个未稀释至最终浓度、未加工成最后形状的塑料半成品。正是这种半成品形式的存在，为塑料加工、化纤加工以致橡胶加工业提供了极大的方便。首先，由于色母粒的存在，下游加工厂变得非常清洁，没有了粉尘污染;其次，简化了下游企业的技术流程，运用色母料技术可以直接做成各种颜色的制品;尤其是对于化纤行业，称为原液着色的色母粒技术，可将合成纤维直接纺成彩色丝，避免了后染整工艺，对节能减排、环境保护意义非凡。色母粒技术现在已经扩展为功能母粒技术，与聚合物改性料行业一起，成为了合成树脂与制品加工之间的中间产业。2塑料着色的必要性塑料着色是使着色剂高度分散或溶于塑料中,给予塑料以色彩和特殊光学性能的过程。它不仅能美化制品、提高了商品价值获得标识效果,而且可以改善塑料制品的应用性能(耐候性、强度、硬度等),或赋予塑料制品某些特殊功能,如促进作物生长,具有导电性等。但着色也会给塑料带来一些不良影响,如韧性降低、加速光老化和热降解等[1]。因此,塑料着色必须根据塑料种类特性、选择适宜的颜(染)料品种、相应的添加剂和着色方法,以保持或进一步改善其应用性能。3.常用着色方法及特点塑料着色剂的种类，以其物理形态共分为四种：粉状着色剂—色粉；糊状着色剂—色浆；液状着色剂；固状着色剂—色母[2]。其中，广泛应用的是粉状着色剂（色粉）和固状着色剂（色母粒）。3.1色粉着色法直接用色粉（颜料或染料）添加适量粉状助剂对塑料粒子进行着色的方法，又称干法着色。其优点是分散性好、成本低，可小批量操作。由于它省却了其它着色剂，如色母、色浆等加工过程中人力物力的消耗，因而成本低，买卖双方不受量的限制。制造色母不可能做1～2kg，但色粉可以根据需要任意指定质量，配制十分方便。使用色粉着色，与其它造粒着色相比，加工的树脂少经历一次降解过程，有利于减少塑料制品的老化，增加其使用寿命。但最大缺点是颜料在运输、仓储、称量、混和过程中会飞扬，产生污染，严重影响工作环境。另外挤出机的料斗不易清洗。其次，使用色粉着色，由于颜料粉均匀分布在需着色的树脂中，所以其分散性较好，这个结论只能针对注塑产品，特别是厚壁产品而言，对于吹膜、纺丝类产品则另当别论。因为色粉一般都没进行过预处理，当其混于树脂后，仅靠从挤出机进料口、螺杆、至出料口这么一段距离以及这么短的塑化混合时间，要使颜料粉的分子与被着色的颜料分子很好地携起手来——充分结合，是完全不能保证的，会有“夹生”现象产生。但这种“夹生”现象在厚壁产品中会被掩盖掉，在吹膜、纺丝产品中就显而易见。所以后者的着色方法仍以色母为主。3.2色浆着色法色浆是由颜料或颜料和填充料分散在漆料内而成的半制品。以纯油为胶粘剂的称油性色浆。以树脂漆料为胶粘剂的称树脂色浆。以水为介质添加表面活性剂分散而成的颜填料浆称为水性色浆。由于漆料种类很多，色浆种类也很多。为了使颜料等更好地分散在漆料中，往往在制造过程中，加少量的表面活性剂，加环烷酸锌等传统的色浆着色是利用颜料粉直接加到涂料中，或有些涂料厂家自己简单的把颜料制成浆料，然后加到涂料中对涂料进行着色。这样做存在一定的弊端：如颜色的重现性不好，着色不均匀，由于没有专业的技术和工艺，颜料颗粒比较粗，着色力不高，污染严重，加到涂料中，涂料成膜后耐光性、耐侯性差，容易褪色、粉化等。3.3液状着色剂法液状着色剂是将着色剂以高浓度分散于有机液体中而形成，这种色料分散性好，使用方便，但不便于运输和贮存，长期静置可能产生沉淀或分层。因此，在实际应用中使用较少。3.4色母粒着色法所谓色母粒，即采用某种工艺与相应设备，在助剂的作用下，将颜料（或染料）混入载体，通过加热、塑化、搅拌、剪切作用，最终使颜料粉的分子与载体树脂的分子充分地结合起来，再制成与树脂颗粒相似大小的颗粒。我们将这种高浓度着色剂称为色母粒，其作用与“糖精”相似，使用时，只需在要着色的树脂中添加较小的比例（1％～4％），就能达到着色树脂的目的。与色粉着色相比，色母粒着色有以下明显的优点：（1）改善了由于色粉飞扬带来的环境污染问题，使用过程中换色容易，不必对挤出机料斗进行特别的清洗，倍感方便。（2）针对性强，配色正确。由于色母制造工厂在制造过程中已针对适用树脂的性能，合理地选择了颜料（染料）、助剂、加工设备、加工工艺，对生产过程中不同批号的色粉可能带来的色差，及时进行修正、补色，出厂时再进行检验，因此，可以保证相同牌号的色母，前后两批颜色保持相对的稳定。（3）与成批树脂干法染色造粒后再去制塑件相比，使用色母可以减少塑料制品经二次加工后所造成的树脂性能老化，有利于塑料制品使用寿命的提高。使用色母粒最大的优点是：在加工过程中，颜料在助剂的作用下，色母粒经过充分混炼与载体树脂完全结合。在使用时，按一定的比例置于待加工的树脂中，色母很快地发挥作用。当然，色母粒着色也有其局限性，由于添加量少，塑料制品的加工时间短，受挤出机螺杆长径比的限制，色母分散性往往不如色粉。多了一次制造过程，染色成本也必定高于色粉着色。色母中的载体与需着色树脂的性能有差异时，塑料制品表面常常会出现未分散点、色斑、花纹，所以，色母的使用因其相容性及分散性而受到限制。4.塑料配色方方法塑料的配色是塑料着色中的关键，只有配好颜色，才能制备出色泽适宜的产品。在配色过程中，首先要弄清制品的应用要求，并根据塑料材料的着色性能，选择适用的着色剂。在选色时技术人员应严格检查可用颜料的颜色、着色力、分散性、性能、加工均衡稳定性、混合性和成本等方面后，便可选择出使用的颜料，初步确定用量。选色和配色效果的好坏，除依赖于技术人员的专业技术知识外，还要求技术人员有健全的视觉功能。同时要依赖于高技术含量的配色仪器及设备。4.1．配色程序配色是着色的重要环节之一，配色首选是进行初步配方的设计，然后就是对初步配方进行调整，使之适合于规模生产，且保证塑料制品颜色的均匀一致性。4.2.配色方法4.2.1目测配色一个有经验的配色人员，在配色之前，必须对他所需要的着色剂有比较清晰的概念。要掌握着色剂混用着色的一般规律，还应对所用的着色剂的性能，如色调、色光、迁移性、耐热性、耐候性、化学稳定性等有比较清楚的了解，同时积累有代表性的各种塑料着色样品和配色。在找到适合的着色剂配方之前，必须进行大量的试验，并对同一颜色进行反复地调色，直到获得所需要求的颜色为止。显然，目测配色法是一种试凑方法，不是很科学。由于此方法较为简单实用，至今仍被广泛采用。但此种方法很费时间，要求操作人员有比较丰富的经验，否则将很难操作。4.2.2仪器配色仪器配色法是在目测配色法的基础上引申出来的。此法采用分光光度计和其他测量仪器代替人眼和大脑的功能。色彩比例的试凑过程是通过计算机模拟进行的，而不需要对塑料进行着色的实际混合。操作人员只需要测量反射率，即它的标准值，并选择用于配色的颜料即可。通过调整配色颜料的浓度，使该测量系统与标准的换算值一致。如果操作人员选择的颜料合理，该系统将以质量分数的形式输出一个配方，然后再将百分比配方转换成质量配比。如果（定性）知道样品所用的是何种配方的着色剂，计算机可以很方便地算出该配方中各种颜（染）料的实际用量。但往往不知道样品使用的着色剂的配方，在这种情况下，可以采用样品的色度坐标来配色。有许多分析的和经验的关系，用来选择适当着色剂配方，并确定应用于每种配方的浓度。这些关系的建立需要进行大量的计算。采用计算机可使整个颜色配色过程的时间缩短到十几分钟。一种颜色可以由含有不同颜料的几个配方配出。这些配方的性能特点和成份互不相同。可以用配色仪器和计算机得出一种颜色的多种配方，供配色的操作人员选择，看看到底是用少量昂贵的有机颜料经济，还是用大量廉价的无机颜料合算，使人们有较大的选择范围。5.色母粒的分类与组成母粒是由超量的化学助剂、载体树脂和分散剂所组成。色母粒是把超常量的颜料（染料）均匀载附于树脂中而得到的聚集体[3]。色母粒是上世纪60年代西欧国家首先研制出的，我国在该方面的研究起步较晚，70年代末，北京、上海和天津等地开始进行研制和试生产；80年代中期，北京燕山石化和广东新会陆续从Ciba-Geigy、Hoechst等公司引进湿法和干法工艺的技术和设备，我国色母粒行业进进快速增长期。色母粒技术工艺要求很严格，一般采用的色母粒技术是湿法工艺。色母粒料经水相研磨、转相、水洗、干燥、造粒而成，只有这样产品质量才能得到保证。另外颜料在研磨处理的同时，还应进行一系列色母粒技术检测，如测定砂磨浆液的细度、测定砂磨浆液的扩散性能、测定砂磨浆液的固体含量以及测定色浆细度等项目。5.1色母料主要构成（1）、颜料。一般分有机颜料，如酞青绿等；无机颜料如氧化铁红、钛白等；染料如还原桃红、分散橙等。聚烯烃、PVC色母粒采用的是颜料，一般说染料不可用于聚烯烃着色，否则会引起严重迁移。（2）、分散剂。主要对颜料表面进行润湿，有利于颜料进一步分散，并稳定在树脂中，同时必须与树脂相容性好，不影响着色产品品质。聚烯烃色母粒分散剂一般采用低分子量聚乙烯蜡或硬酯酸锌等。工程塑料色母粒分散剂一般采用有极性低分子量聚乙烯蜡、硬酯酸镁、硬酯酸钙等。（3）、载体树脂。使颜料均匀分布并使色母粒呈颗粒状。选择载体需考虑与被着色树脂的相容性，还要考虑母粒应有良好分散性，因此载体的流动性应大于被着色树脂，同时被着色后不影响产品质量。如选用熔体指数较大的同类高聚物，使母粒的熔体指数较高于被着高聚物，以保证最终制品的色泽一致。PE、PP色母料选择LDPE（低密度聚乙烯）树脂为载体，PS、ABS母料选择改性PS为载体。5.2色母粒的分类方法色母粒常用的有以下几种分类方法：按载体分类：如PE色母、PP色母、ABS色母、PVC色母、EVA色母等；按用途分类：如注射色母、吹塑色母、纺丝色母等；各品种又可分为不同的等级，如：1.高级注射色母：用于化妆品包装盒、玩具、电器外壳及其它高级制品。2.普通注射色母：用于一般日用塑料制品、产业容器等。3.高级吹膜色母：用于超薄制品的吹塑着色。4.普通吹膜色母：用于一般包装袋、编织袋的吹塑着色。5.纺丝色母：用于纺织纤维纺丝着色，色母颜料颗粒细，浓度高，着色力强，耐热、耐光性好。6.低级色母:用于制造对颜色品质要求不高的低级产品，如垃圾桶、低级容器等。6.结语母粒技术是聚合物产业链中不可或缺的高技术环节，少量母粒加大量树脂加工一次即成为制品，与改性料技术从树脂到制品要经历两次加工过程相比，大部分物料少经历了一次加工过程，不仅省去了加工成本，更有利于保持产品性能。参考文献[1]吴立峰.塑料着色和色母粒实用手册[M].北京:化学工业出版社，1998：221.[2]吴茂英，刘正堂.环氧树脂酸稀土的合成及其对PVC热稳定作用的研究[J].中国塑料，2001，15(7)：15-17.[3]陈庆华.塑料改性用新型助剂的研制及应用[J].塑料技术，1993，18(1)：21.