著色劑(有機(jī)顏料/染料)在塑料中的分散

     帶有各種顏色的塑料制品，是顏料顆粒在塑料中均勻分散所致，其中的關(guān)鍵是顏料顆粒充分細(xì)化并在塑料中均勻地分布(混合)。細(xì)化分散是將顏料的凝聚體或團(tuán)聚體破碎，使其顆粒至最小，而關(guān)鍵在于均勻分散，分散的效果對(duì)著色塑料的色澤、透明度、光澤、加工性強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、耐老化性、電阻率等均勻有影響。
     一般說來，顏料分散的粒徑小1μm可用于纖維或超薄薄膜，小于5μm滿足一般制品要求，10-30μm制品表面無光澤，大于10μm制品表面產(chǎn)生斑點(diǎn)、條痕，粒徑大于10μm隨粒徑增加沖擊力降低，粒徑大于20μm隨粒徑增大伸長(zhǎng)下降。粒徑愈細(xì)著色力愈強(qiáng)，但在某一尺寸著色力有極限值。用浮染法與色母粒法對(duì)HDPE漁網(wǎng)著墨綠色，前者顏料量為0.056%，后者僅0.046%，原因在于后者顏料顆粒細(xì)而分散好，著色力高，同時(shí)粒徑變小使表面積增大，導(dǎo)致遮蓋力增加。
     商品顏料是不能用于塑料著色的，因?yàn)轭伭项w粒狀態(tài)有原生顆粒、凝聚體、團(tuán)聚體三種，而一般商品顏料顆粒是比團(tuán)聚體還大的粒子(約75-250μm)，故必須進(jìn)行分散處理，所謂顏料的分散化就是將團(tuán)聚體粉碎細(xì)化的過程。
     顏料的分散，首先是用潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕顏料，包覆在顏料表面，使顏料間的凝聚力減少，降低破碎顏料團(tuán)聚體所需的能量，其次是顏料的粉碎細(xì)化，依靠顏料顆粒之間的自由運(yùn)動(dòng)（沖擊應(yīng)力）和顏料團(tuán)聚體通過周圍介質(zhì)的剪切應(yīng)力來將團(tuán)聚體顆粒破碎。顏料經(jīng)分散細(xì)化后，粒徑減少，表面積增大，顏料表面自由能也增加造成了細(xì)化了顏料不穩(wěn)定性，所以在顏料表面要進(jìn)一步的包覆處理，降低新形成的界面表面能，防止再凝聚，然后是顏料在熔體中混合分散，即將潤(rùn)濕和粉碎的顏料均勻地分散分布到需要著色的塑料中。
     1、顏料的細(xì)化方法。
     顏料的細(xì)化方法有三種：三混法、液體剪切法、熔體剪切法。實(shí)際生產(chǎn)中往往將幾種方法聯(lián)合使用來充分發(fā)揮各種方法的長(zhǎng)處。
     干混法：將顏料和粉狀或顆粒狀樹脂通過干混，使顆粒之間的沖擊力使顏料細(xì)化。干混采用高速攪拌機(jī)使顏料團(tuán)聚體破碎至粒徑為100μm左右，然后再經(jīng)雙螺桿的剪切進(jìn)而細(xì)化至1μm左右。干混以粉狀樹脂為宜，還需加入少量白油、松節(jié)油、磷酸酯類用于潤(rùn)濕顏料，有利于細(xì)化完成。
     液體剪切法系通過液體介質(zhì)傳遞剪切力而使顏料的團(tuán)聚體破碎的方法，這里的液體是指增塑劑、水和聚合物溶液等。其工作原理是：一般研磨設(shè)備的間隙皆在76μm左右。遠(yuǎn)大于團(tuán)聚體20-30μm，只有加入液體介質(zhì)傳遞剪切力，才能使團(tuán)聚破碎，常用的研磨設(shè)備是三輥研磨機(jī)和砂磨機(jī)，前者研磨細(xì)度可達(dá)10-20μm，后者細(xì)度可小于1μm，適用于細(xì)旦纖維和超薄薄膜。
     熔體剪切法是顏料團(tuán)聚體和熔融狀樹脂通過剪切區(qū)時(shí)，剪切力通過熔融樹脂使顏料的團(tuán)聚體破碎。常用設(shè)備在二輥開煉機(jī)、密煉機(jī)、螺桿擠出機(jī)、高速砂磨機(jī)、高速盤葉輪砂磨機(jī)氣流粉碎磨、動(dòng)力分散磨等。
     2、顏料的混合分散
     塑料著色時(shí)分散過程分兩步，首先在預(yù)混機(jī)里將一定量的塑料和相應(yīng)處理過的顏料粉末互相混合而制得預(yù)混料，然后在塑料加工設(shè)備上對(duì)預(yù)混料進(jìn)行最后分散。在制備色母粒時(shí)，在塑料加工設(shè)備上對(duì)預(yù)混料的最后分散是在單螺桿和雙螺桿塑料造粒機(jī)上進(jìn)行造粒，而制得高濃度色母粒。選用何種預(yù)混設(shè)備，要看其顏料細(xì)化后的狀態(tài)是粉末狀，膏（糊）狀，還是液體狀，再確定用高速攪拌機(jī)、二輥塑煉機(jī)、捏合機(jī)等。