内容发布更新时间 : 2024/12/29 0:28:18星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

工程塑料色母粒应用与发展

一、色母粒载体树脂的采用

常规情况下色母粒载体树脂与制品的基体树脂应选择相同类型的聚合物，目的是保证载体树脂与基体树脂具有化学相容性。诸如：共聚POM树脂可作为载体树脂用在均聚POM树脂上，SAN树脂可作为ABS基体载体树脂（但GPPS、HIPS不行），PA6作载体树脂可应用在PA66、PA46的基体着色上。理由是PA6的熔点较低，同属尼龙天然相容，可保证良好混合与分散。另外，对于某种塑料合金而言，可采用合金中二种聚合物之一作为色母粒的载体树脂。

色母料添加到树脂中的量一般为2~5％。计算基体树脂中，载体树脂的含量起码占1~3％左右。这使它成为添加剂系列中含量最大的一种添加剂，因此在确定载体树脂时务必注意其中的细节。在母粒生产过程中若使用不相容树脂作为载体则本质上就是刻意引入杂质或污染物。试想注塑厂如果在ABS或PS、PBT的料桶里面发现PE颗粒料，他们一定会弃用它或者挑选出这些PE杂料。然而，很多人关心的则是如何以最低成本来满足制造商指定所需的颜色。其中的办法，包括多加填充剂，采用廉价颜料甚至回收料等等。最常见的是使用廉价聚合物如PE或乙烯共聚物如LLDPE、POE、EVA。

这种情况可能是色母粒生产者没有考虑到相容性原则，没有深入了解客户或产品制造商对产品的使用感受。更多的色母料生产者则是致力于价格战。在所谓“通用、万能”的基础上提供低成本产品。

其实没有“通用、万能”的载体树脂。那些提供所谓“通用、万能”混合物的供应商也会把这些不相容的材料添加到它们自己的产品中。一个主要供应尼龙66树脂的贸易商，它会在一些混合物中使用PA6作为载体，但多数情况下还是会采用EVA。行业内的人知道，PA66的正常加工温度下，EVA中的乙烯醋酸乙烯会发生热降解，产生的降解物会引起螺杆的磨损和导致产品外观变差，尤其是浇口和熔接线的地方更加明显。

许多工程塑料如PC、POM，因为使用不相容的载体树脂色母粒而受到不利影响。某纺机凸轮选用PC或POM基料制成，有些制品颜色外观、部件运行都没有问题，而另外有些颜色有从凸轮向外缓慢释放出来的趋势，并且经过几次运行后会发生破坏性碎裂，严重的装配后未运行就会自然碎裂。这种性能上的差别并不是着色剂而是色母粒中的载体树脂，当纠正后这种过程和现象就消失了。

确定了载体树脂和基体树脂是相容的，关注载体树脂分子量的大小是第二原则。在

塑料原料上一般用熔融指数(MFR)来表示。由于色母料在基体树脂中的添加量局限于2~5％的少量，要求在共混中色母粒先于基体树脂软化、熔融、流动才能促进二者的混合，色母粒配方设计时就会选择一种比被着色树脂有更高熔融指数(MFR)的树脂作为载体。例如，己知被着色的PC树脂的MFR为10g/min，可采用MFR为15~25 g/min的色母粒。这种思路往往容易走向绝端-弊大于利。什么时候都不能忽视MFR和分子量之间的联系，归根结底是分子量决定了树脂的性能。而高熔指(MFR)的载体树脂，在最后成型部分会使产品性能有所下降。 同样是某纺机PC凸轮配件，有些PC凸轮在装配几个月后其表面就出现了裂纹，测试基体树脂和成型凸轮件的MFR时，二者之间的差别表明PC部件有发生降解的明显迹象。这方面，我们用空白PC树脂件与色母料着色PC分三组样品做熔融指数等性能测试，第二组MFR只比空白组增加了20％，它表现出良好的加工性能。而最终的制成品测试性能与空白组制品的性能基本是一致的。MFR增加了50%的第三组，则被认为是在加工阶段发生了聚合物的降解，虽然制成品的外观看上去良好，而且刚开始的表现也与预期差不多，但在使用环境下，其平均使用寿命会短一些。

测试结果证明，问题并不在加工过程、而是色母粒的原因。单独测试白色PC母料的MFR为88g/10min，另外一家的白母料的MFR为147g/10min。这种减小分子量来提高流动混和性的方法，实际上成为针对基体树脂的渗杂污染。 二、色母粒着色剂的采用

着色剂(颜料、染料)是塑料配色中最重要的原料，具体讲要求耐光性达到7~8级、耐迁移性5级、分散性5级、同批次色差△E≤0.5能通过ROHS或FDA及UL认证等。色母粒生产厂的配色专业人员，应具有对着色剂的各项性能、着色力、色光、易分散能力、耐热稳定性、耐候性、化学结构特征等指标明确无误，还要对着色剂在塑料中应用性能如耐光性、耐迁移性、卫生性、耐高温性牢记于心。配色师会对着色剂在不同添加比例及不同基体树脂中的性能表现一清二楚，特别对着色剂在某些树脂中禁忌使用很清楚。如耐热性能非常好的C. I .颜料红122(俗称酞菁红)，因氧化等原因不能用于某些ABS着色、锰紫颜料同样不能用于ABS着色；镉系颜料与氧化铁系颜料不能用于PVC树脂着色；某些酸性颜料在POM中须慎用，群青兰不能用于POM树脂着色；还原系颜料不能用于PA着色； 一些“敏感性”树脂的热稳定性因会受到痕量金属的劣化，所以对金属络合染料、色淀颜料、非合成无机颜料等应该事前否决。当然对着色剂的廉价低线应有周密考量。同时许多种类的着色剂都会影响制品的收缩与翘曲，如C．I .颜料蓝15:1、15:2、15:3与C．I .颜料绿7等因内含能提高HDPE、PP等半结晶树脂成核的结晶结构，会造成因产生结晶粒大小不同而发生大

小不同的收缩或翘曲。有尺寸配合要求的白色和兰色、绿色制品，应在事前予以配方或模具尺寸的修正。

同一个着色剂在不同的树脂上显色效果不一样，如均聚物与共聚物，特别是在二种化学结构不同的聚集体内存有橡胶成分的ABS，超韧尼龙制品很容易产生色斑、色流、色丝、浮块等外观质量问题，原因是二种化学结构的熔体粘度差异、着色力度差异，引起反射光线不一样，人眼所见的色光也就不一样了。除增加着色剂用量来弥补这一缺陷外，更好的办法是对颜料预先进行表面处理，针对基体树脂的化学结构引入羟基、羧基、氨基、环氧基或酰胺基等官能团来增强着色剂与聚合体的亲和性。引入官能团结构不仅可作为第三相对体系起增韧作用，并且可在着色剂粒子表面形成界面层，从而通过剪切形变克服应力集中，阻止颜料粒子与基体树脂的剥离及裂纹的发展。

塑料着色是一门专业技术、不仅需要选色配色，综合性能的知识，还需要具备高分子材料各项性能的理解及各种成型工艺过程的认识，涉及面相当广泛，经验积累十分重要。塑料配色需要企业建立色谱数据库，企业的配色系统是在不断实践修正、充实、提高中建成的，不可能一朝完备，这是色母粒生产企业的根本。在此只能概述，有人希望详细了解的，我们将讨论配色与混合问题内在联系以及该如何从源头上来稳定塑料着色这个问题。 三、添加剂的选择

工程塑料树脂本身都是分子量较大的高分子聚合物，而大多数塑料添加剂都是低分子量的化合物。

要把少量的助剂添加到高分子聚合物中去，分散均匀与否对产品的性能质量影响很大。在工程塑料加工过程中，更加如此。适宜的做法是把塑料助剂及配合剂与适当的分散载体先做成母粒，再用母粒与工程塑料拌和均匀，然后加工成制品。母料的配方与制造工艺的研究是工程塑料发展中的一个重要环节，它的发展和技术进步，令人注目。

作为添加助剂，一、应不降低工程树脂的性能，如耐热性、机械强度、耐候性、电性能等；二、加工时不能分解；三、高效、低毒或无毒、价廉，但要同时满足上述条件几乎是不可能的，所以选择实用添加助剂时，大多是在满足基本要求的前提下，在各种因素间求得最佳平衡。通用塑料PE、PP、EVA等色母粒一般采用聚乙蜡的分散剂，因它的分子量在3000左右并且属非极性物质，添加到工程塑料制品中会使性能劣化；另外高分子聚合物在加工使用过程中受高温、机械剪切力、紫外光的作用，容易发生热氧老化使性能变差，加入小分子量的抗氧剂与光稳定剂也是必须的。由于硅油具有良好的耐热性、耐候性、润滑性和耐燃烧等特性，我们将各种硅油添加到塑料中作了试验，发现几个硅油都能赋予工程树脂新