塑料着色原理

塑料着色原理

塑料着色就是利用加入着色剂对日光的减色混合而使制品着色。亦即通过改变光的吸收和反射而获得不同的颜色，如吸收所有的光时呈现黑色，如果只吸收一部分光(某一波长的光)，并且散射光的数量很小，那么塑料变成有色透明，而形成的颜色取决于反射光的波长；若全部反射则塑料呈白色。如未被吸收的光全部反射，那么塑料则变成“有色不透明”的，其颜色也取决于未被吸收光的波长。反射光表现为实色，散射光则为明色。通常将纯度较好，明度较大的红、黄、蓝三色称为原色，三原色中的任意两种相互调合，可以得到的各种不同颜色称为间色(二次色)，一种原色一种间色调合而成的颜色为再问色(三次色)，每个间色把合成它的二原色以外的原色称为干扰色，在配色时应防止干扰色的引入，否则使原有色光变得暗钝，影响颜色的明亮度。

用于塑料的着色物质有染料或颜料，染料一般能均匀溶于水中或特殊溶液中，或借助于适当化学药品而成可溶物，以达到着色的目的，它不单能使塑料表面着色，而且内部亦被浸入，颜料需调和于展色剂(油或树脂)中制成油墨、油漆等，涂于制品表面使其着色，也可将极细微的颗粒或膏状物等混于塑料内进行内外着色。

一、塑料的染色原理

塑料的染色与塑料的原液着色有很大区别，后者产生的颜色十分单调，不宜小批量多品种加工，尤其是对日用品如钮扣、发夹、玩具、装饰挂件以及机械配件等。塑料染色对色泽要求敏感的加工件无疑十分有用，并且大部分塑料都有染色官能团，可以用相应染料过仃染色而且其染色实际上是一种表面着色。

聚酯塑料的染色是靠温度或载体使结构紧密的聚酯链段出现“空隙”，让疏水性分散染料吸附-扩散-固着在被染基质内部，这种被染基质(固体)吸收的染料(固体)完全是处于溶解状态的。

聚酰胺用分散染料染色机理是依靠末端氨基和酰氨基对染料产生氢键和范德华力结合，上染率不受聚酰胺末端氨基的限制，加之染色时染浴的pH值适应范围较广，所以分散染料对聚酰胺有良好的覆盖性。再从大分子末端含有氨基的羧基看，还有类似羊毛的染色性质，可应用阴离子染料(酸性、直接、活性等染

料)染色。弱酸性染料或中性染料染聚酰胺，它的饱和值往往超过末端氨基的量，染色时这两种染料与聚酰胺在发生离子键结合的同时，还有氢键和范德华力的作用，所以可染得深浓色泽。

酚醛塑料和氨基塑料用醇溶性染料染色，是利用它们分子中存在的部分官能团与染料结合来达到染色的目的，在染色液中还可以加入一定量的树脂，以确保染料能坚牢地固着在制品的表面上，颜色的浓淡决定于制品本身的“凝固”程度。

二、塑料的原液着色原理

带有各种色彩的塑料制品，是颜料颗粒在塑料中均匀分散所致，其着色效果取决于它的扩散，同时与颜料的性质、介质、加工温度、粒子细度均有关系。

为了使颜料的扩散效果提高，塑料的原液着色有固体状着色剂(颗粒状颜料、色母粒)粉末状着色剂、糊状着色剂、液状着色剂等多种形式。其着色方法有直接挤出、使用时稀释、于颜料加分散剂、将颜料分散在增塑剂和不挥发有机溶剂中以及高浓度颜料分散于有

机溶剂中等多种方法。

色母粒着色是把超常量的颜料均匀地载附于树脂之中先制成聚集体(即色母粒)，然后依色母粒的技术要求，用简单的转筒式混合器混合本色粒和色母粒，就可得到所需的色泽及各项技术要求的制品。色母粒着色分散均匀，质量优良，成本低，操作方便，可以自动计量，操作环境好，适于PE、PP、PS、ABS等着色。

干混法(浮染法)着色原理是借助旋转混合，使树脂之间相粤摩擦，产生较高的摩擦热量，再辅之以表面活性剂(分散剂)使者色染颜料粉末牢固地粘附在树脂表面。因此着色剂在树脂表面的狠盖程度与拌色温度、时间、着色剂浓度、着色剂本身熔点、树脂外形等有密切关系。在一定着色剂浓度和混合时间时，被覆盖程度随拌色温度升高而提高，随拌色时间延长而增加，随着色剂浓度增加而下降，随树脂比表面积的增大而下降，随熔点增高而下降。

液状着色剂着色的原理是将色素与分散性表面活性剂用蝶式混合器混合，再用三辊碾压机混炼制成液状着色剂。再将着色剂与树脂用管轮泵或齿轮泵自动计量后再成型制成要求的着色塑料制品。液状着色剂可避免因染料飞扬而致环境污

染，避免色母粒着色时因色母粒与本色树脂相对密度不同、形状不同，产生流动特性变化而导致的色差等。

糊状着色剂着色的原理是将色素与分散剂用叶式或蝶式溶解混合器混合，再用三辊碾压机制成糊状细色浆，再将本色粒料与有关助剂用高速捏合机混合制成全色色粒，再经挤出成型，获得所需着争塑料制品。糊状着色剂用于生产浓色超薄薄膜，值得注意的是色浆由各种颜料配合而成，要选择其中易于凝聚的或粒子较粗的颜料作为色浆载体，使其粒子充分粉碎和湿润。其余颜料在搅拌时加入，这样可使色粒比较干燥爽滑，易于挤出和吹膜。

一定义：

配色就是在红、黄、蓝三种基本颜色基础上，配出令人喜爱、符合色卡色差要求、经济并在加工、使用中不变色的色彩。另外塑料着色还可赋予塑料多种功能，如提高塑料耐光性和耐候性；赋予塑料某些特殊功能，如导电性、抗静电性；不同彩色农地膜具有除草或避虫、育秧等作用。即通过配色着色还可达到某种应用上的要求。

一、着色剂：

着色剂主要分颜料和染料两种。颜料是不能溶于普通溶剂的着色剂，故要获得理想的着色性能，需要用机械方法将颜料均匀分散于塑料中。按结构可分为有机颜料和无机颜料。无机颜料热稳定性、光稳定性优良，价格低，但着色力相对差，相对密度大；有机颜料着色力高、色泽鲜艳、色谱齐全、相对密度小，缺点为耐热性、耐候性和遮盖力方面不如无机颜料。染料是可用于大多数溶剂和被染色塑料的有机化合物、优点为密度小、着色力高、透明度好，但其一般分子结构小，着色时易发生迁移。

白色颜料主要有钛白粉、氧化锌、锌钡白三种。钛白粉分金红石型和锐钛型两种结构，金红石型钛白粉折射率高、遮盖力高、稳定、耐候性好。

炭黑是常用黑色颜料，价格便宜，另外还具有对塑料的紫外线保护（抗老化）作用和导电作用，不同生产工艺可以得到粒径范围极广的各种不同炭黑，性质差别也很大。炭黑按用途分有色素炭黑和橡胶补强用炭黑，色素炭黑按其着色能力又分为高色素炭黑、中色素炭黑和低色素炭黑。炭黑粒子易发生聚集，要提高炭黑的着色力，要解决炭黑的分散性。

珠光颜料又叫云母钛珠光颜料，是一种二氧化钛涂覆的云母晶片。根据色相不同，可分为银白类珠光颜料、彩虹类珠光颜料、彩色类珠光颜料三类。

购买颜料，必须了解颜料的染料索引（C.I），C.I是由英国染色家协会和美国纺织化学家和染色家协会合编出版的国际性染料、颜料品种汇编，每一种颜料按应用和化学结构类别有两个编号，避免采购时因对相同分子结构、不同叫法的颜料发生误解，也有利于使用时管理和查找原因。

二、配色着色工艺：

配色着色可采用色粉直接加入树脂法和色母粒法。

色粉与塑料树脂直接混合后，送入下一步制品成型工艺，工序短，成本低，但工作环境差，着色力差，着色均匀性和质量稳定性差。

色母粒法是着色剂和载体树脂、分散剂、其他助剂配制成一定浓度着色剂的粒料，制品成型时根据着色要求，加入一定量色母粒，使制品含有要求的着色剂量，达到着色要求。

色母粒可以按欲着色树脂分类，如ABS色母粒，PC色母粒，PP色母粒等；

也可按着色树脂加工艺分类，有注塑、吹膜、挤出级三大类母粒。色母粒由于对颜料先进行预处理，有较高的着色力，用量可降低且质量稳定，运输、贮存、使用方便、环境污染大为降低。

分散剂通过对颜料的润湿、渗透来排除表面空气，将凝聚体、团聚体分散成细微、稳定和均匀的颗粒，并在加工过程中不再凝聚，常用分散剂为低分子量聚乙烯蜡，对于较难分散的有机颜料和炭黑采用EV A蜡或氧化聚乙烯蜡，合成低分子量聚乙烯蜡和聚乙烯裂解法制的低分子量聚乙烯蜡有很大差别。其他助剂有偶联剂、抗氧剂、光稳定剂、抗静电剂、填料等，视要求和品种而定加入量，称为多功能母粒，再如加入光亮剂，有利于模塑制品脱模和提高制品表面光亮度。

色母粒的性能指标有色差、白度、黄度、黄变度、热稳定性、氧指数、熔体流动速率等，当然颜料的细度、迁移性、耐化学性、毒性也与色母粒性能有关，有些指标在专门用途中十分重要，如纤维级母粒的压滤值（DF值）细度。

三、配色管理和仪器

配色管理的硬件有测色计及处理测得数据的计算机。测色计可分为分光光度计和色差计两种，代替人眼测定色彩，去除人为因素对测定结果的影响。

分光光度计用来测定各波长对完全漫反射面的反射系数，不能直接求得色度值或色差，但通过其对数据处理便可评价色度值及其他各种数值。分光光度计可分为采用衍射光栅分光和采用干涉滤光片分光两种类型。先进的带内装微处理器的分光光度计，具有0%、100% 的自动校正及倍率增加等功能，从而提高了精度。

色差计是一种简单的测试仪器，即制作一块具有与人眼感色灵敏度相等的分光特性的滤光片，用它对样板进行测光，关键是设计一种具有感光器分光灵敏度特性并能在某种光源下测定色差值的滤光片，色差计体积小、操作简便，较适宜对分光特性变化小的同一种产品作批量管理，带有小型微机的色差计，容易用标准样板进行校正和输出多个色差值。

配色管理软件有分光反向率曲线、色差公式、条件等色表示法、遮盖力表示法和雾度表示法。分光反射率曲线用于选择着色剂时的分析，不能用来判断颜色的一致度。色差值是色彩管理中最重要的指标之一，但不同的色差公式求得的色差各不相同，因此必须注明所用色度体系或色差公式。

四、电脑配色：

利用计算机进行调色配方及其管理已成功地用于塑料配色调色。

电脑配色仪具有下列功能：

(1)配色根据要求建立常用颜（染）料数据库（制备基础色板并输入）。然后在软件菜单下把来料色板输入电脑，在键盘中点出数个候选颜料，立刻计算出一系列配方，并分别按色差和价格排序列出，供配色选择；

(2)配方修正修正电脑列出配方、其他来源配方，色差不合格时利用显示器显示的不一致的反射曲线直接通过键盘增减颜料量，直至两条曲线基本重合，得出修正后配方；

(3)颜色测量和色差控制测量着色剂的着色强度、产品的白度、产品颜色牢度、颜色色差。由于电脑能定量表述颜色的性能指标，有利于双方的信息沟通和传递；

(4)颜色管理日常工作中的色样、配方、工艺条件、生产日期和用户等信息均可存入计算机，便于检索、查找和作为修改时的参考，方便、快捷，提高工作效率，且便于保密。