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尼龙树脂如何选择着色剂?

着色剂分为两大类:颜料和染料,其中颜料分为无机颜料和有机颜料。由于尼龙的特性对着色剂有特殊要求,今天我们主要来看下如何选择尼龙用着色剂。

关于尼龙

(1)尼龙的特性

尼龙具有很高的机械强度, 软化点高、耐热、磨擦系数低、耐磨损、自润滑性、吸震性和消音性; 耐油、耐弱酸、耐碱和一般溶剂; 电绝缘性好、有自熄性; 无毒、无臭、耐候性好; 但染色性不佳。

(2)尼龙的主要应用

聚酰胺主要用途之一是用于合成纤维, 其最突出的优点是耐磨性高于其他所有纤维。因聚酰胺无毒, 可用来作为医用缝线。

由于聚酰胺具有安全、质轻、优良的机械强度、耐磨性及较好的耐腐蚀性, 因此越来越多地应用于代替铜等金属, 在机械、化工、仪表、汽车等工业中制造轴承、齿轮、泵叶及其他零件。

在工业上尼龙大量用来制造帘子线、工业用布、缆绳、传送带、帐篷、渔网等。

在国防工业上作为降落伞及其他军用织物首选材料。

着色剂的分类及性能对比

着色剂分为两大类:颜料和染料,其中颜料分为无机颜料和有机颜料。它们之间性能对比可看下表:

着色剂

有机颜料

无机颜料

染料

定义

有机颜料的特点是存在发色基团,通过选择吸收可见光能从基态激发到激发态,因而使分子产生互补色调。

主要成分为无机物的颜料。几乎所有的无机颜料,是化合物,常常是复杂的混合物

染料能够吸收、透射某些波长的光,而不散射任何一种光的化合物。是透明的

热稳定性

光稳定性

着色力

非常高

相对密度

较大

耐溶剂性

较差

遮盖力

/

颜色鲜艳度

毒性

/

色谱齐全性

齐全

不齐全

/

价格

/

耐迁移性

 

尼龙用着色剂需具备的性能

(1)耐热耐晒性

迄今已有许多有机颜料、无机颜料和溶剂染料均能用于大部分热塑性工程塑料的着色。

树脂加工温度及对着色剂的要求:

树脂

加工温度( ℃)

对粉剂的要求

低密度聚乙烯

150 - 220

坚牢度优良, 不迁移

高密度聚乙烯

160 - 230

耐热稳定性高, 不迁移

聚氯乙烯

180 - 250

分散性好坚牢, 耐酸

聚丙烯

230 - 280

耐热, 分散性好

聚苯乙烯

180 - 240

坚牢, 溶解性好

ABS

230 - 310

耐热, 分散性好

聚碳酸酯

150 - 200

耐热, 分散性好, 不含水

聚氨酯

210 - 270

耐光, 耐酸, 耐还原

聚甲基丙烯酸甲酯

200 - 230

坚牢, 耐热, 不迁移

聚酰胺

270 - 290

耐热, 不含水, 分散性好

聚酯

270 - 290

耐热, 不迁移不呈酸碱性

从表中可以看出,聚酰胺的加工温度很高,所用的着色剂需要有很高的耐热性,就塑料用有机颜料而言, 除了对其热稳定性有一定要求外, 还需要有较好的耐晒牢度。不少有机颜料对聚酰胺熔融物的性能会产生明显的负作用,因此用于聚酰胺着色的有机颜料有一定限制。

(2)化学稳定性

着色剂与树脂两者不应发生化学反应, 不应促进树脂分解。对于高活性树脂如聚酰胺树脂( PA) ,其熔融状态显示还原性, 容易使着色剂改变颜色,因此, 只有少数着色剂可供选择。

(3)耐迁移性

着色剂的迁移主要有三种类型:

(1) 溶剂抽出, 即在水和有机溶剂中渗色; 

(2) 接触迁移, 造成相邻的物体污染;

(3) 表面喷霜, 在加热时, 着色剂在聚合物中的溶解度较大, 而常温下, 着色剂的溶解度较小。

一般来说, 无机颜料在聚合物中的分散是非均相的, 不会产生喷霜现象; 而有机颜料在聚合物和其他有机物中都有不同程度的溶解, 比较容易发生迁移。

(4)着色力

着色力大小决定了为达到目标颜色的着色剂的用量。一般来说, 着色力随着着色剂粒径的减小而增加。有机颜料的着色力比无机颜料高, 当彩色颜料与白色颜料并用时, 着色力可以得到显著提高。

(5)分散性

着色剂在聚合物中只有以微小的粒子状态均匀分散, 才能有良好的着色效果。颜料含很多聚集粒子, 须用高剪切力打碎大聚集体, 形成小聚体, 从而达到要求。

尼龙如何选择着色剂?

结合尼龙用着色剂需满足的特性及几种着色剂的性能对比表格来看:

无机颜料的耐光、耐气候、耐迁移、耐化学品等性能比有机颜料优越, 普遍适用于塑料, 但颜色强度及亮度差得多。当要求良好色泽时, 优先选用有机颜料。另外无机颜料反射指数高, 常用于不透明制品。

有机颜料与无机颜料相比, 显示出高着色强度及鲜艳度。PA加工温度较高, 对颜料的耐热稳定性要求也较高, 同时PA树脂熔融时显示极强的还原性, 使得很多塑料用有机颜料不适合用在尼龙中。

目前适用于尼龙的有机颜料, 特别是浅色品种,还有一定欠缺, 还需深入研究,所以要配比较鲜艳的颜色只能选择染料。

染料,可以在水、油或有机溶剂中溶解的着色剂,染料一般都是有机化合物。染料的优点是色泽鲜艳, 色彩夺目, 色谱齐全, 但缺点是耐热性、耐候性、耐溶剂性皆差, 在塑料加工温度下或较高的温度使用过程中易分解变色。虽然染料的耐温性比较差,但在尼龙中经过高温后颜色会最终稳定下来,还是能达到一定鲜度。此外,目前也开发出耐高温的染料,以满足需求。

染料是纤维、织物等纺织品主要着色剂, 在塑料是应用较少, 主要用在光学塑料制品中, 可以使透明塑料保持较好的透明性。

     
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