一文读懂颜料在塑料中的分散作用！

一般而言，颜料的分散越好，其着色力和遮盖力就越高。原因在于颜料对制品的着色和遮盖都是通过其表面与光线的复杂作用而达成，颜料分散得好，其平均粒径小，比表面积大，对光线的作用就强，着色制品的外观就会显得均匀、细腻，色斑少，色差小。此外，达到相同着色和遮盖效果时颜料的用量就能减少，从而使着色成本降低。

工程上的“分散”概念一般包括如下两种：

①分散介质在体积上的减小和统一过程；

②被分散介质在空间分布上的均匀过程。

对于树脂中的颜料来说，就是大的颗粒破碎成为小的颗粒并最终统一在某一尺度范围内，同时这些颗粒在树脂基体中均匀分布。一般说来，在塑料着色中，颜料的均匀分布并不困难，关键在于如何将其充分细化。

颜料分散前的形态

原生颗粒

以单晶、块状、球形或微晶组成的大晶体形式存在。

图 颜料的原生粒径

凝聚体

由原生颗粒表面彼此吸附而成。

团聚体

由原生颗粒或凝聚体疏松的组合，或者是这两者在边、角上相互吸附而成的混合物。

颜料的分散细化，是将团聚体粉碎、细化的过程。

图 颜料的团聚体

颜料生产过程示意图 

图 颜料生产过程示意图 

颜料的分散，第一步是使用润湿剂润湿颜料，使颜料之间的凝聚力减小，便于第二步颜料的粉碎和细化。粉碎细化后的颜料进一步做包覆处理，降低新形成的界面表面能，以便在进一步加工时，不致于使颜料产生再凝聚现象，第三步细化后的颜料在熔体中能均匀分散，由此，颜料的分散过程可以分为三步：润湿、细化和细化后的稳定化混合分散。

颜料的润湿

分散首先要进行润湿，润湿过程是用润湿剂（表面处理剂）润湿、包覆颜料表面。

颜料的细化（粉碎）

颜料的细化是将团聚体颗粒破碎，它主要依靠颜料颗粒之间的自由运动（冲击应力）和颜料团聚体通过周围介质的应力（剪切应力）来完成。   

细化的基本方法有以下三种：干混法、液体剪切法和熔体剪切法。实际生产过程中是将这几种方法联合使用，更有利于发挥每种方法的优点。  

颜料分散后的粒径多大为宜，可用下述数据加以说明。

1.颜料粒径大于30μm，制品表面产生斑点、条痕；

2.10～30μm，制品表面无光泽；

3.粒径小于5μm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；

4.对于纤维（单根丝直径为20～30μm）和超薄薄膜（小于10μm），则颜料粒径应小于1μm。

许多研究工作证明，一般情况下，颜料粒径愈小，它的着色力愈高。颜料粒径大小还和遮盖力有关，这是由于颜料经分散处理，粒径变小，表面积增大，因此遮盖力就增加。此外，偶氮颜料粒子直径在0.1μm、酞菁颜料粒径在0.05μm时，具有最高的着色力。

颜料的分散直接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。随着颜料径粒增大，制品的冲击强度和伸长率下降。分散得好，其平均粒径小，比表面积大，对光线的作用就强，着色制品的外观就会显得均匀、细腻、色斑少、色差小，同时可降低成本。

图 颜料的分散对着色制品质量的影响

颜料着色能力和效率的度量，当两种颜料使被着色物获得相同颜色时，用量少的着色力高。二氧化钛与另一种颜料混合后，能够得到混合物显示它本身颜料的能力。对于二氧化钛，它与一深色颜料混合后，混合物的颜色越浅，表示它的消色力越强。

图 颜料粒径与着色力的关系

消色力的影响因素

• 消色力的大小与它的散射能力和折射率有关；

• 粒子的大小、形状、结构和粒度分布对消色力有明显的影响，消色力随着粒度的减小和粒度的均匀性的增加而增大；

• 钛白粉的消色力还与制备条件有关。

1.干混着色

又浮染、粉状着色和纯颜料着色，可以生产普通塑料制品。它简化造粒工序直接用注塑、挤出等加工方法生产着色制品，避免因造粒加热使树脂产生降解。
2.干颜料混合物着色

当使用分散性差别很大的颜料时，及塑料加工厂家进行配色感到困难时，就可以使用颜料供应厂家提供的粉状配色颜料混合物。
3.糊状混合物着色

是使用三辊研磨机和捏合机等混合和混炼设备，并使用增塑剂、多元醇等液体载体把颜料研磨成糊状的颜料色浆。
4.颜料混合物

是颜料的浓缩物，且经过细化充分分散至树脂或分散剂中。