1.色母粒的定義和市場(chǎng)

所謂色母粒就是把超常亮的顏料很好地分散并均勻地分布融合于樹(shù)脂之中而制得的高濃度著色顆粒，用于對(duì)塑料制品的著色。色母粒中所含的顏料（或染料）一般在20%~70%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。依據(jù)成本的最優(yōu)化和加工的可行性原則，塑料制品著色時(shí)一般的色母粒添加與主題數(shù)值之比為2:100。

色母粒除了配色以滿足客戶對(duì)最終色彩的要求外，主要是解決顏料在塑料樹(shù)脂中的分散問(wèn)題，并以此來(lái)滿足客戶對(duì)制品中顏料顆粒細(xì)度的要求。因此，不能僅僅把色母粒制造理解為只是將顏料和樹(shù)脂混合后擠出造粒的一個(gè)簡(jiǎn)單過(guò)程，它是顏料化學(xué)、樹(shù)脂熔體加工、表面化學(xué)等的高度綜合的系統(tǒng)工程。

伴隨著石化工業(yè)的迅猛發(fā)展，我國(guó)塑料產(chǎn)量逐年大幅增加，質(zhì)量持續(xù)提高，新品種不斷涌現(xiàn)。因此，與塑料加工業(yè)密切相關(guān)的色母粒的需求潛力不言而喻。1994~2012年我國(guó)色母粒市場(chǎng)平均年增長(zhǎng)率高達(dá)15%。我國(guó)色母粒在各種樹(shù)脂領(lǐng)域的消費(fèi)構(gòu)成以及在各個(gè)應(yīng)用市場(chǎng)消費(fèi)需求構(gòu)成參見(jiàn)表7-6和圖7-40。

預(yù)計(jì)在今后幾年中，我國(guó)的色母粒在塑料制品的各大應(yīng)用領(lǐng)域還保持著持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。

①人們的生活節(jié)奏日益加快，對(duì)生活便利化的追求越來(lái)越高，一次性包裝材料的需求增長(zhǎng)迅猛，PP、PS、ABS等包裝材料用色母粒需求也將水漲船高。

②隨著汽車工業(yè)在中國(guó)的高速發(fā)展，新型樹(shù)脂品種的涌現(xiàn)和改性技術(shù)的不斷發(fā)展，加上車用塑料部件的比例逐年上升，可以預(yù)見(jiàn)汽車專用色母粒的市場(chǎng)前景不可限量。

③近年來(lái)，我國(guó)投入巨資進(jìn)行農(nóng)村和城市電網(wǎng)改造，電力建設(shè)的重點(diǎn)已從電站建設(shè)轉(zhuǎn)向電網(wǎng)建設(shè)，伴隨各類架空電纜需求的增長(zhǎng)，必將帶動(dòng)電纜專用色母粒產(chǎn)業(yè)再次發(fā)展的高潮。

④國(guó)內(nèi)塑料建材已形成相當(dāng)?shù)纳a(chǎn)規(guī)模，各種塑料膜、片材、板材、管材、框架、異型材等制品已經(jīng)很大地替代了傳統(tǒng)建材，隨著社會(huì)持續(xù)發(fā)展理念的增強(qiáng)，這樣的發(fā)展趨勢(shì)將不可遏制。

⑤家電和電信產(chǎn)品行業(yè)發(fā)展迅猛，尤其是各類電信產(chǎn)品越來(lái)越短的更新?lián)Q代周期所導(dǎo)致的高淘汰率，形成了色母粒在這一行業(yè)高速發(fā)展的主要?jiǎng)幽堋?/p>

⑥伴隨著新材料和改性技術(shù)的發(fā)展，各類基建用工程塑料的增長(zhǎng)潛力得以充分釋放，以塑代木，以塑料鋼及其他金屬材料的案例隨處可見(jiàn)。塑料以及塑料色母粒在這一領(lǐng)域的發(fā)展方興未艾。

⑦薄膜市場(chǎng)統(tǒng)領(lǐng)著整個(gè)制品市場(chǎng)，每個(gè)行業(yè)與薄膜制品或包裝薄膜密不可分。彩色塑料薄膜占總的薄膜量的比例也在攀升。因此，塑料薄膜專用的色母粒無(wú)論從使用量還是質(zhì)量的提升都有著很大的提高空間。

2.顏料在聚烯烴色母粒中的分散

聚烯烴在整個(gè)塑料市場(chǎng)上是生產(chǎn)量和使用量最大的樹(shù)脂種類，超過(guò)整個(gè)塑料市場(chǎng)用量的60%，聚烯烴樹(shù)脂被大量用于塑料薄膜、管材、板材、中空件、紡絲等行業(yè)；在著色的聚烯烴塑料制品中80%以上都采用色母粒工藝進(jìn)行著色。所以本節(jié)就以聚烯烴色母粒為例來(lái)討論顏料在塑料中分散和應(yīng)用的問(wèn)題。

目前國(guó)內(nèi)外相當(dāng)多的色母粒生產(chǎn)商采用高速混合加雙螺旋桿擠出的配套工藝，工藝流程見(jiàn)圖7-41。 

該工藝是將原料（載體樹(shù)脂，聚乙烯蠟，顏料和助劑）按配方計(jì)量后加入高速混合機(jī)，用高速對(duì)物料進(jìn)行攪拌，通過(guò)高速運(yùn)轉(zhuǎn)和阻流擋板的共同作用對(duì)顏料粗大顆粒進(jìn)行預(yù)破碎，并與相對(duì)低熔點(diǎn)的聚乙烯蠟融合進(jìn)行預(yù)濕潤(rùn)，同時(shí)均勻地粘附在因高速攪拌摩擦升溫而產(chǎn)生表面塑料的樹(shù)脂顆粒上；完成上訴過(guò)程后再經(jīng)由低速低溫的混合機(jī)的冷卻，以解除混合料顆粒間的相互黏連；然后將混合料加入同向平行雙螺桿機(jī)擠出經(jīng)過(guò)熔融塑化（此步驟包含對(duì)顏料顆粒的進(jìn)一步濕潤(rùn)作用）、混煉、研磨等步驟，然后經(jīng)模頭擠出切粒成為色母粒制品。實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)證明，顏料在高速混合過(guò)程中的預(yù)濕潤(rùn)在很大程度上決定了色母粒產(chǎn)品最終分散性的優(yōu)劣與否。

目前，國(guó)內(nèi)在色母粒生產(chǎn)工藝的選擇等方面還存在以下典型的誤區(qū)。

①雙螺桿的長(zhǎng)徑比越大越好

似乎只要加大螺桿長(zhǎng)徑比，增加了研磨的比重就可以解決所有分散的問(wèn)題。殊不知如果沒(méi)有針對(duì)個(gè)案分散問(wèn)題的癥結(jié)對(duì)癥下藥，一味地增加長(zhǎng)徑比，非但不能真正解決問(wèn)題，還會(huì)導(dǎo)致能耗的浪費(fèi)和生產(chǎn)能力的下降。

②過(guò)濾網(wǎng)越細(xì)越好

較細(xì)的過(guò)濾網(wǎng)的確能夠確保色母粒制品中顏料細(xì)度的控制。但是，如果沒(méi)有有效地解決分散問(wèn)題，只是依靠過(guò)濾網(wǎng)的作用來(lái)保證制品質(zhì)量，那么，所帶來(lái)的后果就會(huì)是不斷頻繁地更換濾網(wǎng)，導(dǎo)致停車時(shí)間增加，嚴(yán)重影響產(chǎn)能的正常發(fā)揮。更有甚者，過(guò)多的停車換網(wǎng)會(huì)造成更多物料在高溫機(jī)器筒內(nèi)的長(zhǎng)時(shí)間滯留，這部分的樹(shù)脂物料極有可能導(dǎo)致深度的降解而給最終應(yīng)用帶來(lái)不可預(yù)料的傷害，較長(zhǎng)時(shí)間的高溫滯留也對(duì)導(dǎo)致色差的增大。

③增加造粒次數(shù)可以解決分散難題

有些母粒生產(chǎn)商在遇到產(chǎn)品分散問(wèn)題時(shí)的解決方案是簡(jiǎn)單地重復(fù)擠出造粒，一次不達(dá)標(biāo)就兩次擠出，甚至三次或更多次……，這樣不計(jì)生產(chǎn)成本的操作對(duì)于控制生產(chǎn)成本根本就是依據(jù)空話，更不符合當(dāng)今低排放、可持續(xù)發(fā)展的理念。同樣，反復(fù)多次地高溫加工帶給塑料的損害也是不可忽視的。

④多加潤(rùn)滑劑可以提高制品外觀品質(zhì)

部分色母粒生產(chǎn)廠商為了片面追求母粒制品外觀的光亮度，提升所謂“ 賣(mài)相”而不斷提高配方中潤(rùn)滑劑的添加量，有的甚至將硬質(zhì)酸鹽的添加比例加高至5%或更高。然而，正是由于低分子量組分的過(guò)多添加會(huì)快速降低分散體系的總黏度，最終導(dǎo)致因?yàn)轲ざ燃羟械牟蛔愣鴩?yán)重影響分散的結(jié)果；此外過(guò)多低分子量/低熔點(diǎn)物質(zhì)的加入也會(huì)在一定程度上影響最終制品的物理特性。

眾所周知，色母粒工藝要解決的首要問(wèn)題是顏料分散，是塑料制品生產(chǎn)過(guò)程中采用粉體顏料直接加工不可能解決的問(wèn)題，而要達(dá)到理想分散顏料顆粒的目標(biāo)僅僅依靠一種方法是很難有成效的，它所涉及的因素很多，必須根據(jù)每一個(gè)特定的配方考慮綜合的因素，對(duì)癥下藥，有針對(duì)性地解決各自的問(wèn)題。這些問(wèn)題包括：顏料自身的問(wèn)題、加工工藝的問(wèn)題、設(shè)備問(wèn)題、制品應(yīng)用問(wèn)題等。

2.1選擇分散性好的顏料品種

（1）選擇容易被樹(shù)脂潤(rùn)濕顏料品種

EN13900-5過(guò)濾壓力試驗(yàn)可以佐證瓦什伯恩方程式中描述理論所表明的顏料表面性能對(duì)于顏料在樹(shù)脂中的分散著色有著舉足輕重的意義。

在相同的測(cè)試條件下，顏料能被樹(shù)脂濕潤(rùn)后在一個(gè)相對(duì)較低的剪切分散條件下就能被迅速分散并通過(guò)特定的濾網(wǎng)組，其過(guò)濾壓力的升值（FPV）小于1bar/g，這就表明該顏料品種的分散性比較優(yōu)異，將其按照恰當(dāng)?shù)墓に囍瞥缮噶＞臀幢啬芊虾罄m(xù)應(yīng)用的要求。

過(guò)濾壓力試驗(yàn)就是采用不同細(xì)度濾網(wǎng)組合，通過(guò)測(cè)試過(guò)程及最終濾網(wǎng)前端物料壓力的上升值來(lái)反應(yīng)顏料分散體中不符合應(yīng)用要求分散細(xì)度的較大顆粒的比例，圖7-42所顯示的是不同分散性能的顏料在經(jīng)過(guò)過(guò)濾壓力試驗(yàn)后被過(guò)濾網(wǎng)濾出的較大顆粒的力度和數(shù)量。 

過(guò)濾壓力試驗(yàn)?zāi)軌虮容^直觀地反映顏料產(chǎn)品的分散性能在實(shí)際應(yīng)用中的體現(xiàn)，其測(cè)試結(jié)果的再現(xiàn)性與實(shí)際加工的關(guān)聯(lián)性很高，因而它越來(lái)越普遍地被國(guó)內(nèi)行業(yè)同仁所認(rèn)知和接受。這也是為什么大多數(shù)的國(guó)際性顏料貿(mào)易和使用廠商要求供應(yīng)商必須提供相關(guān)產(chǎn)品過(guò)濾壓力測(cè)試數(shù)據(jù)的原因所在。

除過(guò)濾壓力升試驗(yàn)以外，還有其他的一些方法用來(lái)評(píng)判顏料的濕潤(rùn)分散性，例如在第6章第3節(jié)（6.3）曾經(jīng)敘述過(guò)的兩輥研磨著色力評(píng)估和吹膜色點(diǎn)檢測(cè)等方法，所有的檢測(cè)方法都應(yīng)對(duì)不同的應(yīng)用實(shí)際而選定。然而，在實(shí)際應(yīng)用中這些方法被采用的并不十分普遍，究其原因是：所有的測(cè)試檢驗(yàn)都必須用專業(yè)儀器設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，而部分的生產(chǎn)廠商并不具備這樣的原因是：所有的測(cè)試檢驗(yàn)都必須用專業(yè)儀器設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，而部分色生產(chǎn)廠商并不具備這樣的條件：加之如何設(shè)定合理地測(cè)試檢驗(yàn)方法并與自身產(chǎn)品的質(zhì)量要求相關(guān)聯(lián)也需要很高的專業(yè)知識(shí)。

除了上訴的測(cè)試方法，還有一個(gè)比較簡(jiǎn)單和經(jīng)驗(yàn)性的判斷方法，那就是選擇同類顏料品種中吸油量相對(duì)較低的產(chǎn)品用于塑料著色。因?yàn)?，大多?shù)的樹(shù)脂為非極性或低級(jí)性的，選用相同極性的油對(duì)顏料產(chǎn)品進(jìn)行吸油量的測(cè)試，依據(jù)相似相容的原理，吸油量越低則表明該顏料產(chǎn)品越親油，也就說(shuō)明該顏料產(chǎn)品的表面顏料越低，可以預(yù)見(jiàn)它在塑料著色加工時(shí)的潤(rùn)濕分散相對(duì)比容易。

上面所述作為一般的塑料著色的規(guī)律，適用于通用的加工應(yīng)用。任何事情都有其特殊性，塑料制品的加工業(yè)不例外，在實(shí)際的應(yīng)用中也可能采用一些極性較高的樹(shù)脂材料，隨著技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)品的差異化，這一類的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越多。對(duì)于這樣的案例應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇相適應(yīng)極性特點(diǎn)的顏料產(chǎn)品以便有利于潤(rùn)濕分散的實(shí)施，確保制品的質(zhì)量。

（2）同類顏料品種中，顆粒粒徑大則有利于潤(rùn)濕和分散。

（3）同品種產(chǎn)品選擇堆積密度較低的產(chǎn)品有利于潤(rùn)濕滲透，進(jìn)而對(duì)分散有幫助。

2.2 選擇低黏度潤(rùn)濕劑

根據(jù)瓦什伯恩方程式所描述的潤(rùn)濕理論可知，潤(rùn)濕黏度和功能團(tuán)的多少對(duì)于顏料的潤(rùn)濕分散效果有著至關(guān)重要的影響。這里以聚乙烴蠟作為潤(rùn)濕分散劑生產(chǎn)聚烯烴色母粒為例來(lái)加以說(shuō)明。

（1）潤(rùn)濕劑的黏度

一般的規(guī)律是，選擇潤(rùn)濕劑的黏度相對(duì)低些有利于對(duì)顏料的潤(rùn)濕。以聚乙烯蠟為例，簡(jiǎn)單的判別方法是選擇密度為0.91~0.93g/cm3的聚乙烯蠟其相對(duì)黏度比較低，最終顯現(xiàn)的分散效果比較理想：而當(dāng)密度在0.94g/cm3或以上時(shí)，其黏度明顯比較高，顏料的潤(rùn)濕效果比較差。另外，就聚乙烯蠟本身而言，在作為潤(rùn)濕分散劑的同時(shí)也是一個(gè)典型的外潤(rùn)滑劑，當(dāng)其密度過(guò)高時(shí)會(huì)大大強(qiáng)化其在體系中的潤(rùn)滑性而不利于顏料的分散。

（2）潤(rùn)濕劑的分子量分布

這是非常重要的一個(gè)考慮因素，而這一點(diǎn)有恰恰經(jīng)常被忽略。還是以聚乙烯蠟為例：一定要選擇分子量分布相對(duì)集中的聚乙烯蠟。如果使用的聚乙烯蠟產(chǎn)品的分子量分布較寬，則其中必定含有較多分子量過(guò)大和過(guò)小的部分，而過(guò)大分子量的黏度過(guò)高，必定影響潤(rùn)濕效果；而分子量過(guò)小則黏度太低，導(dǎo)致降低體系的黏度剪切而影響分散。另外，過(guò)低分子量也可能增加揮發(fā)性從而污染生產(chǎn)環(huán)境或給制品帶來(lái)異味。所以，選擇合適分子量分布的潤(rùn)濕劑非常有必要。通常來(lái)說(shuō)，以聚合法工藝生產(chǎn)的聚乙烯蠟因其工藝特點(diǎn)對(duì)產(chǎn)品聚合度能夠進(jìn)行有效控制，故而生產(chǎn)出的產(chǎn)品的分子量分布比較窄；而以裂解法生產(chǎn)的蠟對(duì)斷鍵部位的不可控性，也就造成了制成品分子量分布很寬。

（3）關(guān)注聚乙烯蠟的“低溫黏度”和“高溫黏度”

這里所說(shuō)的“低溫”和“高溫”特指相對(duì)的溫度概念。一個(gè)理想的潤(rùn)濕分散劑在其對(duì)顏料顆粒進(jìn)行潤(rùn)濕處理階段（相對(duì)低溫）時(shí)的黏度相對(duì)低些，以利于對(duì)顏料顆粒的潤(rùn)濕；在剪切分散階段（相對(duì)高溫）時(shí)的黏度希望能夠高些，這樣對(duì)剪切分散的幫助會(huì)比價(jià)明顯。

（4）聚乙烯蠟產(chǎn)品的粉末細(xì)度

比較細(xì)的蠟粉能夠與顏料粉體顆粒高度均勻混合，從而幫助進(jìn)行快速高效濕潤(rùn)。因此，微粉蠟更加受到行業(yè)的青睞。

以上僅是潤(rùn)濕劑特性對(duì)分散影響的論述，實(shí)際生產(chǎn)中還有其他一些因素也必須一起關(guān)注。例如：對(duì)于環(huán)境和產(chǎn)品安全等因素，就像過(guò)低分子量的蠟產(chǎn)品會(huì)提高揮發(fā)性而造成污染環(huán)境和制品異味等，如果把這樣的蠟用于一些敏感應(yīng)用領(lǐng)域諸如，食品包裝材料、二酮玩具等，就會(huì)造成十分嚴(yán)重的后果，所以，對(duì)于這樣一個(gè)比較主要的輔助的選擇必須慎之又慎。

2.3 分散所需的能量始于濕潤(rùn)

顏料的分散是需要施以足夠的能量這一點(diǎn)相信各位都會(huì)認(rèn)同。但可能很多人認(rèn)為只是對(duì)顏料進(jìn)行研磨時(shí)才需要能量，這樣的認(rèn)識(shí)是不完整的。因?yàn)樵诒菊碌那懊嬉呀?jīng)提到過(guò)顏料顆粒的潤(rùn)濕階段就必須注入能量以幫助顏料顆粒完成良好的潤(rùn)濕：合適的溫度能夠把載體樹(shù)脂和潤(rùn)濕劑熔融成能夠確保快速潤(rùn)濕所要求的熔體黏度（或流動(dòng)性能）。所以適當(dāng)?shù)靥岣呷垠w溫度能給潤(rùn)濕添加有利因素。但從這一點(diǎn)就能體現(xiàn)能量對(duì)潤(rùn)濕的重要性。更何況機(jī)械的攪動(dòng)能都加速潤(rùn)濕的進(jìn)展。

對(duì)顏料顆粒分散所施加的黏度剪切和機(jī)械剪切都是由加工設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)所提供的，這是毫無(wú)疑問(wèn)的。圖7-43僅就加工溫度對(duì)顏料顆粒在潤(rùn)濕階段和研磨剪切階段效果的影響給予了很直觀的詮釋。 

2.4載體樹(shù)脂的選擇

（1）樹(shù)脂粉料和粒料的選擇

以上面所述的聚烯烴色母粒生產(chǎn)工藝為例，很多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和結(jié)果統(tǒng)計(jì)表明，采用粉狀樹(shù)脂進(jìn)行生產(chǎn)所獲得的最終分散性能要比使用粒料樹(shù)脂的要好些。一個(gè)明顯的區(qū)別在于：粉狀樹(shù)脂因密度小而能在設(shè)備中快速完成熔融過(guò)程，也就是說(shuō)顏料顆粒能夠比較早地被浸潤(rùn)而進(jìn)入潤(rùn)濕分散的過(guò)程。同時(shí)粉狀間相互的混合均勻性也極高，這也有效地提高了潤(rùn)濕的進(jìn)度；反觀粒狀樹(shù)脂，因其顆粒度很大，熔融過(guò)程由表及里需要一定的時(shí)間，由此可知它對(duì)于顏料的潤(rùn)濕速度是遠(yuǎn)不如粉體樹(shù)脂快。這一問(wèn)題看似無(wú)足輕重，實(shí)則對(duì)分散結(jié)果影響明顯，應(yīng)當(dāng)加以重視。然而，市場(chǎng)上并非多有樹(shù)脂產(chǎn)品都有粉狀料供應(yīng)，因此，有不少色母粒生產(chǎn)廠家自備研磨設(shè)備，在必要時(shí)將所用樹(shù)脂部分或全部經(jīng)過(guò)研磨粉后再用于色母粒的生產(chǎn)，以此來(lái)提升和保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

（2）選用高熔融黏度樹(shù)脂

樹(shù)脂的熔融黏度高則體系的黏度剪切也高，由熔融樹(shù)脂傳導(dǎo)至顏料顆粒的剪切力也就越大，有利于對(duì)顏料顆粒的分散。那么對(duì)于聚烯烴色母粒加工來(lái)說(shuō)，哪種樹(shù)脂的熔融黏度比較有利于顏料的分散呢？一般會(huì)選用線型低密度聚乙烯（LL-DPE）。

所謂線型低密度聚乙烯（LLDPE），是乙烯與少量高級(jí)α-烯烴（如1-丁烯、1-乙烯、1-辛烯、1-四甲基戊烯等）在催化劑作用下，經(jīng)高壓或低壓聚合而成的一種共聚物，密度處于0.915~0.935g/cm3。LLDPE無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)臭，常規(guī)LLDPE的分子結(jié)構(gòu)以其線型主鏈為特征，只有少量沒(méi)有長(zhǎng)支鏈，但含有短支鏈，沒(méi)有長(zhǎng)支鏈?zhǔn)沟镁酆衔锏慕Y(jié)晶性較高。在分子量相同的情況下，線型結(jié)構(gòu)的LLDPE熔體黏度要比非線性結(jié)構(gòu)LDPE的高。在熔體指數(shù)相同的情況下，LDPE的熔體黏度也明顯低于LLDPE。因此，選擇使用或部分使用線型低密度聚乙烯（LLDPE）作為聚烯烴色母粒的載體也就不足為奇了。 

2.5擠出分散設(shè)備及工藝控制

（1）設(shè)計(jì)高剪切力螺桿組合

就現(xiàn)今色母粒生產(chǎn)工藝通常的配置而言，主要的分散設(shè)備為雙螺桿擠出機(jī)，那么了解和合理配置雙螺桿的加工性能就變得十分重要，這關(guān)乎產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)能力的實(shí)現(xiàn)。

色母粒制造廠商一般選用積木式同向雙螺桿擠出機(jī)，與傳統(tǒng)的擠出機(jī)不同，這類擠出機(jī)整套螺桿的組成是由各種型號(hào)的螺紋及研磨塊組件向積木一樣進(jìn)行不同的排列組合而成的，見(jiàn)圖7-44。這就為不同產(chǎn)品要求有針對(duì)性地制定和實(shí)施加工方案提供了極大的靈活性，同時(shí)也可以幫助達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)能力的最佳平衡。 

就色母粒生產(chǎn)工藝的要求而言，整套螺桿一般可分為膠料輸送段、壓縮段、熔融段、混煉段、排氣段、均化段等。這些功能并非只是單獨(dú)地被使用，部分功能可以依據(jù)實(shí)際需要重復(fù)交替設(shè)置。它們的作用如下。

①加料輸送段  主要功能是對(duì)加入的物料進(jìn)行軸向輸送

②壓縮段  對(duì)松散的物料壓實(shí)、軟化，同時(shí)擠壓物料所夾帶的空氣使之反向排出，至壓縮段尾端，樹(shù)脂形態(tài)已轉(zhuǎn)變?yōu)轲ち鲬B(tài)。

③熔融段  物料在此階段接受熱量傳遞和自身摩擦生熱得以完全熔融。

④混煉段  熔融物料在此充分均勻化；固相組分的絕大部分在這一過(guò)程中完成分散細(xì)化。

⑤排氣段  通過(guò)適當(dāng)釋緩物料壓力和減少螺槽物料填充量，采用真空抽氣或自然排氣的方式，排出水氣和其他低分子揮發(fā)物等雜志。

⑥均化（計(jì)量）段  進(jìn)一步混合和輸送熔融物料，由設(shè)定的螺桿壓縮比建立一定的壓力以確保輸送到?？诘奈锪线_(dá)到理想的致密度。

總而言之，雙螺桿擠出機(jī)的使命是通過(guò)不同的螺桿組合，實(shí)施對(duì)熔體的分割與重組，達(dá)到均勻的混合部分；以及通過(guò)剪切力的傳導(dǎo)和作用，使固相組分分散成為符合細(xì)度要求的微粒，或把不相容的兩種（或多種）組分以分散相形態(tài)完成分散混合，使之成為以體。

（2）螺桿轉(zhuǎn)速與剪切力

對(duì)于特定配制的螺桿而言，它所能產(chǎn)生的剪切力由螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而定：轉(zhuǎn)速越高，其產(chǎn)生的剪切力就越大，對(duì)于固體相的分散能力越大，所得到的分散相尺寸越細(xì)。但轉(zhuǎn)速越高，因劇烈摩擦而產(chǎn)生的溫升易導(dǎo)致聚合物的熱降解；高轉(zhuǎn)速也是物料在設(shè)備中的滯留時(shí)間縮短，如果沒(méi)有有效干預(yù)則有可能產(chǎn)生物料混合不均。反之，轉(zhuǎn)速越低，剪切就越小，可能導(dǎo)致分散不夠和混合不均勻，同時(shí)由于物料在料筒中滯留時(shí)間長(zhǎng)，易加劇聚合物的降解。螺桿的組合和轉(zhuǎn)速都與剪切分散密切相關(guān)，因此必須把這兩者作為一個(gè)有機(jī)整體綜合考慮。

（3）合理的溫度控制

擠出機(jī)工作溫度的設(shè)定關(guān)乎樹(shù)脂的加工形態(tài)和特性指標(biāo)（流動(dòng)性，黏度等）、對(duì)固體顆粒的潤(rùn)濕分散以及確保材料最低的降解可能等。因此，溫度設(shè)定的原則都必須去那面兼顧上訴各項(xiàng)因素。

一般來(lái)說(shuō)，擠出機(jī)主題區(qū)域的溫度應(yīng)稍高于樹(shù)脂熔點(diǎn)，以確保樹(shù)脂體系處于最佳的熔融狀態(tài)，又能很好地保持適當(dāng)?shù)募羟袘?yīng)力。

當(dāng)然，擠出機(jī)溫度的設(shè)定也應(yīng)該按照加工料的特性和各加工進(jìn)程不同，針對(duì)熔融、潤(rùn)濕。研磨和剪切等不同的工藝要求靈活設(shè)置和調(diào)整，以求最佳效果。

除了對(duì)擠出機(jī)的合理設(shè)置外，要想生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的色母粒產(chǎn)品，還應(yīng)該特別關(guān)注合理的生產(chǎn)工藝控制，這不僅僅特指工藝操作條件的控制，必須包含合理的配方組成，尤其是一些容易被忽視的添加劑成分。因?yàn)?，與主題數(shù)值相比，絕大多數(shù)此類的添加劑都是低分子量的化合物，一旦添加劑過(guò)量，不僅僅只是浪費(fèi)，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致加工性能或最終制品物性的改變。

3.化纖原液著色

色母粒的作用除了配色以外，最為主要的功能還是為了解決原料的分散問(wèn)題。根據(jù)不同塑料制品的技術(shù)要求，對(duì)顏料在制品中的分散性要求也是不一樣的，以化纖紡絲行業(yè)對(duì)顏料分的要求最為苛刻。下面就以此為例，通過(guò)各類紡絲加工工藝的全過(guò)程，來(lái)剖析和說(shuō)明對(duì)于顏料（染料）的選擇、分散、加工處理等需要關(guān)注的問(wèn)題。

化纖原液著色是指化學(xué)纖維在生產(chǎn)過(guò)程中于紡絲前或紡絲時(shí)添加著色劑而紡出有色纖維的一種新工藝。我國(guó)早在20世紀(jì)60年代就開(kāi)展了維尼綸原液著色的工業(yè)化生產(chǎn)，70年代中葉又相繼開(kāi)展了滌綸原液著色和丙綸原液著色的研究和工業(yè)化生產(chǎn)。雖然原液著色生產(chǎn)出的有色纖維屬于紡織工業(yè)的起始產(chǎn)品，但就加工工藝來(lái)說(shuō)，還是屬于塑料著色的大范疇。隨著化纖紡織工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，紡絲的速度越來(lái)越快，紡絲纖維的纖度越來(lái)越細(xì)，各種新工藝層出不窮，由此而派生出的對(duì)顏料分散的要求也是越來(lái)越高，時(shí)時(shí)刻刻都有可能遇見(jiàn)一些亟待解決的新要求或新問(wèn)題。

傳統(tǒng)的紡織行業(yè)中，纖維和織物的染整是最具污染的一個(gè)環(huán)節(jié)，它不僅消耗了大量的水資源，產(chǎn)生出為數(shù)眾多且COD含量極高的有色污水，對(duì)環(huán)境造成極大的污染；同時(shí)大能耗的染整過(guò)程排放出大量的二氧化碳?xì)怏w加劇了溫室效應(yīng)。反光原液著色工藝，它的優(yōu)越之處恰恰在于革除了有色廢水的污染，也有效地降低了生產(chǎn)能耗，同時(shí)也賦予放肆制品更加優(yōu)異的技術(shù)性能，諸如：耐光耐候性能、耐遷移性能，耐水及其他化學(xué)品性能，耐水洗色牢度等（部分性能比較參見(jiàn)圖7-45）。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，未來(lái)社會(huì)紡織業(yè)的要求除了產(chǎn)品質(zhì)量這個(gè)永恒不變的主題之外，必定會(huì)更強(qiáng)調(diào)生態(tài)平衡和環(huán)境友好?！熬G色紡織品”和“綠色加工技術(shù)”已經(jīng)成為纖維紡絲行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵詞，化纖原液著色將日益受到關(guān)注，具有廣闊的發(fā)展前景。由于紡前著色制品所具有的極好的色彩性能，已廣泛應(yīng)用于時(shí)裝、軍用紡織品、汽車內(nèi)飾、家居裝飾、地毯以及床上用品等領(lǐng)域?？陀^地講，原液著色生產(chǎn)工藝也存在一定的不足之處，主要表現(xiàn)為：顏色調(diào)整較為困難，色譜調(diào)節(jié)不及一般染色法靈活；色澤上有一定的局限性，尤其在色彩艷度和色深度方面，要想達(dá)到染色同樣的效果勢(shì)必影響加工成本和制品質(zhì)量；再則，短纖混紡織物中與植物纖維或毛纖維的顏色匹配問(wèn)題等。因此它還不能完全取代常規(guī)染色工藝。此外在細(xì)旦絲生產(chǎn)中，由于設(shè)備清洗非常困難，不適宜小批量生產(chǎn)等因素也可能成為制約替代的原因。

原液著色由于加入了著色劑等其他物質(zhì)，所以彩色纖維的強(qiáng)度一般要比原色絲降低4%左右。

化纖原液著色有著兩種不同的工藝路線，其一是將顏料經(jīng)分散后在樹(shù)脂聚合反應(yīng)階段加入進(jìn)行著色（如維綸和黏膠），這種工藝稱之為聚合著色；另一種是把顏（染）料分散在能和化纖高聚物高度融魂的聚合物載體中制成色母粒，然后再熔融紡絲時(shí)加入使之著色的工藝，這就是聚合著色（丙綸和滌綸）路線，常用的化學(xué)纖維原液著色工藝和著色劑劑型見(jiàn)表7-7。 

原液經(jīng)著色后的紡絲過(guò)程存在著三種不同的工藝路線，了解這些后續(xù)工藝，有助于正確地選擇和處理所用的顏料（或染料）以符合特定工藝的要求，避免產(chǎn)生選擇錯(cuò)誤而導(dǎo)致的問(wèn)題和不必要的損失。著三種工藝分別為：濕法紡絲、干法紡絲和熔融紡絲。

①濕法紡絲  濕法紡絲時(shí)將樹(shù)脂溶于溶劑中，通過(guò)噴絲孔高壓噴出細(xì)絲流，進(jìn)入凝固浴槽凝結(jié)成絲。聚丙烯腈纖維（腈綸）、聚乙烯醇（維綸）等合成纖維和黏膠纖維等人造纖維產(chǎn)品均采用此工藝生產(chǎn)。

②干法紡絲  有別于濕法紡絲，干法則是溶于溶劑的樹(shù)脂以高壓經(jīng)噴絲孔噴出細(xì)絲流后直接進(jìn)入空氣浴，有熱氣流固結(jié)成絲。干法工藝更適合于紡長(zhǎng)絲制品。

③熔融紡絲  樹(shù)脂加熱熔融成適于紡絲黏度的熔體，過(guò)濾經(jīng)噴絲孔板擠出，經(jīng)氣流冷卻和高倍拉伸成絲。熔融紡絲工藝常用于聚酯纖維（滌綸）、聚丙烯纖維（丙綸）、聚酰胺纖維

（錦綸、俗稱尼龍）等。

熔融紡絲原先采用高壓釜加熱后壓出成絲工藝，現(xiàn)金絕大多數(shù)均采用擠出成絲的方法，其優(yōu)點(diǎn)是加工簡(jiǎn)單、能耗少、質(zhì)量穩(wěn)定。

3.1 黏膠、維綸紡前著色

黏膠和維綸纖維的原液著色劑通常采用以水為介質(zhì)的預(yù)制劑形式，有別于常規(guī)認(rèn)知的塑料預(yù)分散制劑，它是把顏料和水加上適量的分散劑混合后經(jīng)超細(xì)分散而得到均質(zhì)體色漿。作為化纖著色劑來(lái)說(shuō)最為重要的一點(diǎn)是如何將顏料分散得符合工藝操作和制品質(zhì)量的要求。通常情況下，對(duì)于原液著色中顏料顆粒的大小一般控制在0.5~2μm，對(duì)于特殊產(chǎn)品，細(xì)度的要求更為苛刻。假如預(yù)制劑或著色體系中含有較大顆粒，或因顏料細(xì)顆粒在體系中穩(wěn)定性差而產(chǎn)生返粗形成大顆粒，則著色劑和聚合物體系不能很好地相容混合，就會(huì)造成紡絲噴頭堵塞，影響可紡性；或在牽伸處理時(shí)產(chǎn)生斷絲、起毛僵塊等多種弊病。由于著色劑是以水為介質(zhì)，而水是極性的，所以用于黏膠和維綸纖維原液著色用的顏料應(yīng)選用親水性比較強(qiáng)的，這樣有利于顏料在水相體系中的分散和穩(wěn)定。

黏膠和維綸纖維原液著色劑中顏料經(jīng)超細(xì)分散后，顏料分散顆粒體其本質(zhì)上處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，總是有減少表面積、降低表面能、產(chǎn)生粒子間的凝聚的趨勢(shì)，其結(jié)果是色漿產(chǎn)生分層（沉降或浮色）、絮凝返粗，直接影響正常的噴絲操作和產(chǎn)品質(zhì)量。

由顏料分散穩(wěn)定的理論(在7.5節(jié)中提及的DLVO理論，即雙電層理論)可知，顏料粒子間存在著范得華引力和靜電斥力，它和粒子的大小，以及電位間有密切的聯(lián)系，當(dāng)電荷間色斥力較大，斥力和引力之和大于15KT（K為波爾茲曼常數(shù)，T為絕對(duì)溫度），就能產(chǎn)生能量壁障，紡織粒子的凝聚，保持良好的分散穩(wěn)定性。此時(shí)的著色劑在著色體系中能夠體現(xiàn)出良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，這一點(diǎn)在黏膠和維綸纖維原液著色過(guò)程中就顯得十分重要，應(yīng)予以關(guān)注。

在顏料的種種無(wú)物性中，顏料本身帶電這一特性的重要性至今還未被人們所完全認(rèn)識(shí)，實(shí)際上它是影響顏料分散穩(wěn)定性的另一重要的因素。顏料帶電與其結(jié)構(gòu)上的取代基密切相關(guān)，顏料結(jié)構(gòu)中如帶電有硝基基團(tuán)、鹵素等的吸電子基團(tuán)，就可能帶負(fù)電荷；而分子結(jié)構(gòu)中帶有像氨基等那樣的供電子基團(tuán)，則就可能帶有正電荷。顏料分子中的取代基帶電性青箬存在下列關(guān)系：

（帶正電）←氨基＞羥基＞羧基＞鹵基＞硝基→（帶負(fù)電）

由取代基團(tuán)的改變而引起顏料帶電電荷變化的一個(gè)典型例子就是：顏料酞菁藍(lán)（P.B.15）外層的-H被-CI取代而成為顏料酞菁綠（P.G.7）后，顏料從帶正電荷變?yōu)閹ж?fù)電荷。

假設(shè)顏料通過(guò)濕潤(rùn)、微?；头稚顟B(tài)穩(wěn)定化三個(gè)過(guò)程后均勻地分散在液相中，分散的顆粒只有兩個(gè)帶正電荷的例子中央層Stern（斯特恩），被一個(gè)更大范圍的電荷擴(kuò)散層包圍，兩者共同形成了“雙電層”（見(jiàn)圖7-46），雙電層越向外發(fā)展則顏料聚集機(jī)會(huì)就減少，反之雙電層如果被抑制，那么顏料細(xì)顆粒就發(fā)生凝聚而降解。這個(gè)顏料均勻分散體保持電中性。但是將這個(gè)分散體放在電場(chǎng)下，顏料粒子在電場(chǎng)力作用下向正極或負(fù)極波動(dòng)，通過(guò)泳動(dòng)速度可以求得帶電量，通常得到帶電量不是電荷量，而是表面動(dòng)電位，即所謂電位（見(jiàn)圖7-46之虛線）。大量試驗(yàn)證明電位較高表明分散體呈穩(wěn)定狀態(tài)；電位大約在15mV左右開(kāi)始聚焦，達(dá)0mV則完全凝聚。 

電位對(duì)其他離子十分敏感，外加電解質(zhì)的變化會(huì)引起電位的顯著變化。因此，在適宜的電解質(zhì)環(huán)境條件下，細(xì)微粒子能夠體現(xiàn)穩(wěn)定性；一旦由于外加劑電解質(zhì)（改變體系pH值，加入其它可溶性鹽類等）的變化，穩(wěn)定體系失衡，從而使得雙電子層被壓縮而變薄，粒子間的引力大于排斥力，凝聚產(chǎn)生。

此外，適當(dāng)?shù)念伭虾恳彩鞘种匾囊粋€(gè)因素。一些實(shí)驗(yàn)表明，水相中隨著顏料濃度增加，顏料顆粒粒徑先小后大，體系穩(wěn)定性現(xiàn)增加后減小，這表明顏料濃度的增加加劇了顆粒間相互碰撞摩擦的概率，在一定程度上促進(jìn)了分散；然而，當(dāng)顏料濃度超過(guò)一定的范圍后，由于濃度過(guò)高，顆粒間相互緊靠，溶劑化層相互擠壓而變薄，顆粒間的引力變大而很容易客服它們之間的阻力位能而發(fā)生聚焦，導(dǎo)致分散體的穩(wěn)定性降低。

此外，用于滌綸和黏膠纖維著色的顏料要注意具有良好耐堿和耐酸性能的品種。無(wú)論在濕法或干法紡絲中，都要能經(jīng)受20℃，20%硫酸或100℃，5%硫酸以及5%NaOH等的處理。因此，對(duì)于像偶氮色淀類顏料、群青、氧化鐵黃，氧化鐵黑以及鉻黃等顏料品種是不適合用在這一領(lǐng)域的。鑒于工藝的要求，在維綸原液著色時(shí)也必須考慮耐熱水性能。當(dāng)然，從最終制品應(yīng)用的角度考慮，對(duì)于黏膠纖維和有色維綸所用的著色劑也必須具有其他各項(xiàng)良好的牢度性能，如耐光（候）性、耐熱性、耐摩擦性、耐遷移性、耐溶劑性和耐其他化學(xué)品的性能等。作為更深層次的考慮，也應(yīng)該關(guān)注著色劑對(duì)制品物理特性的影響最小。

黏膠纖維原液著色工藝采用紡前注射法，其作業(yè)流程短、易操作。德國(guó)布倫-羅比公司使用的紡前注射器，就是紡絲機(jī)前端的黏膠輸送管上安裝一個(gè)管式靜態(tài)混合器，漿制備好的著色劑經(jīng)過(guò)柱塞泵定量注入靜態(tài)混合器，黏膠和著色劑在靜態(tài)混合器內(nèi)充分混合（混合次數(shù)超過(guò)10次），然后進(jìn)入紡絲機(jī)進(jìn)行紡絲。其工藝流程如圖7-47所示。對(duì)比于常規(guī)動(dòng)力混合器，管式靜態(tài)混合器的構(gòu)造極為簡(jiǎn)單，它是在一段管道中加入多種可以改變流動(dòng)狀態(tài)的靜態(tài)混合單元，這些混合單元最大限度地改變了管道中流體原有的層流形式，產(chǎn)生絮流以及短程回流和漩渦形成湍流，從而達(dá)到高效混合的目的。 

3.2丙綸（聚丙烯纖維）紡前著色

聚丙烯纖維不具備可染色性，90%以上皆采用原液著色，所使用的著色劑均為顏料。

由于聚丙烯纖維的紡絲溫度為230~300℃，因此，所選擇的顏料必須具有優(yōu)異的耐溫性能。另外，銅以及其他的金屬離子能加速聚丙烯樹(shù)脂的氧化分解，所以必須對(duì)這些金屬粒子的含量進(jìn)行嚴(yán)格的控制。例如，應(yīng)氯化亞通作為主要生產(chǎn)原料之一的酮酞菁顏料，在丙綸原料著色應(yīng)用上對(duì)銅離子的控制是一個(gè)十分重要的指標(biāo)，必要時(shí)必須對(duì)其做精制處理以去除多余的游離銅離子。

3.3  滌綸紡前著色

滌綸分子排列緊密，又少親水性基團(tuán)，因而染色性差一直是困擾著人們。滌綸常規(guī)的染色方法是在高溫、高壓或加載體染色，并且只能在超過(guò)滌綸玻璃化溫度（81℃），纖維膨脹后加入分散染料，染色才可能進(jìn)行。實(shí)際上，常規(guī)滌綸染色一般在130~140℃，0.3~0.4MPa壓力下進(jìn)行，經(jīng)過(guò)懸浮、扎染和干燥、烘焙等步驟。某些在混紡中的其他纖維難以承受如此高溫而可能導(dǎo)致質(zhì)量問(wèn)題。另外，滌綸染色的日曬牢度、水洗、汗?jié)n、熨燙等各項(xiàng)牢度都遠(yuǎn)低于原液著色，已不能完全滿足社會(huì)和人們生活水平日益提高的需要。

滌綸原液著色是把著色劑溶解或分散在聚酯紡絲原液中進(jìn)行熔融紡絲，直接制得有色纖維，這種工藝是解決滌綸染色難最有效的途徑，其工藝特點(diǎn)如下：紡前著色無(wú)需改變?cè)械臏炀]紡絲生產(chǎn)線，以原有的設(shè)備和生產(chǎn)工藝就完全可以實(shí)現(xiàn)。有色絲生產(chǎn)中變化顏色也十分方便，易于掌控。在應(yīng)用方面，采用有色滌綸纖維與其他纖維的混紡不僅縮減了染色工序，也增加了對(duì)于不適宜高溫、高壓染色條件的其他纖維與滌綸混紡交織的可能性，這無(wú)疑大大增加了實(shí)現(xiàn)多樣化設(shè)計(jì)風(fēng)格的潛力。所以紡前著色在一定程度上還可以說(shuō)是不需要投資的染色廠，是用先進(jìn)工藝解決一些染整“瓶頸”的途徑之一。

滌綸原液主色可分為聚合著色和聚合體著色兩種工藝。

（1）聚合著色  聚酯的聚合著色法就是在聚酯的縮聚階段添加著色劑，直接制得有色滌綸切片的方法。它是在聚合即將發(fā)生之前，酯交換反應(yīng)后期將著色劑加入高壓釜內(nèi)使之著色，著色后的聚酯再進(jìn)行熔融紡絲自然而然就得到了有色纖維。滌綸著色劑是將顏料加在乙二醇中超細(xì)分散而成的色漿，所用顏料要承受133~322Pa真空和260~290℃高溫條件下反應(yīng)4h，而且不能影響聚酯酯交換和縮聚反應(yīng)；著色劑的顆粒粒徑小于1μm，且能夠被均勻穩(wěn)定地分散在反應(yīng)體系中。由此可見(jiàn)，能夠滿足上訴反應(yīng)條件的顏料（或染料）品種為數(shù)并不很多。

該法生產(chǎn)工藝成本低，但是設(shè)備污染較大，顏色交換比較困難，尤其不適宜小批量有色品種的生生產(chǎn)和管理，所以只適合生產(chǎn)單一顏色的品種。

聚酯的原液著色用黑色漿生產(chǎn)所采用的工藝見(jiàn)圖7-48，流程見(jiàn)圖7-49.（2）聚合體著色（色母粒）滌綸色母粒是將超量的顏料或染料經(jīng)完全分散后均勻地分布在滌綸相容性良好的高聚物載體中。由于色母粒是在紡絲前加入的，必須慎重地研判所加入的著色劑對(duì)紡絲性能和纖維特性的影響，因此如何選擇合適的著色劑時(shí)極為關(guān)鍵的一個(gè)步驟。

聚酯的玻璃化溫度高達(dá)81℃，所以滌綸色母?？蛇x擇顏料或染料。由于色母粒是在紡絲前就加入到聚合物熔體中的，必須經(jīng)歷285~300℃高溫下的熔融紡絲才能制得有色纖維，所用的著色劑無(wú)論由顏料還是染料所組成的，都要求能耐受285~300℃下10~30min不變色的考驗(yàn)，因此它們都應(yīng)具有優(yōu)異的耐溫性。對(duì)染料來(lái)說(shuō)還要求有比較好的耐升華性和耐深色性等。有鑒于此，可以選用在這一應(yīng)用上的顏料就一定會(huì)聚焦在那些高性能品種系列上了。例如：穩(wěn)定型酞菁藍(lán)/綠，苝類。蒽醌類，二噁嗪咔唑類以及一些高性能品種系列等；另外，部分的其他高性能有機(jī)顏料如DPP，喹吖啶酮等系列中的部分特定產(chǎn)品視性能可以采用。除了顏料的耐溫性能，還必須考慮最終制品在使用中對(duì)耐光（候）、耐其他化學(xué)制品以及安全環(huán)保等性能的要求。

3.4  尼龍?jiān)褐?/strong>

(1)聚合著色  尼龍6原液著色工藝一般在聚合前加入著色劑，以顏料水性預(yù)制劑形式加入己內(nèi)酰胺溶液，著色劑在聚合反應(yīng)的高溫條件下需停留數(shù)小時(shí)，因此所能選擇顏料品種有限。著色劑的粒徑小于1μm，必須能夠穩(wěn)定分散并均勻分布在尼龍6樹(shù)脂中。

（2）聚合體著色（色母粒）  尼龍6主要使用色母粒進(jìn)行紡前原液著色，也可以染料進(jìn)行著色。雖然尼龍6的熔融紡絲溫度比聚酯樹(shù)脂略低，但由于尼龍樹(shù)脂普遍具有較強(qiáng)的還原性，因此被順利用于尼龍纖維著色的顏料品種較之聚酯纖維更少。通常部分蒽醌類、苝類、喹吖啶酮類以及酞菁系列的品種被推薦使用。尼龍66比尼龍6具有更強(qiáng)的還原性，因此著色及的選擇范圍更狹，能夠被很好地用于尼龍?jiān)褐念?染料所制得的有色纖維一般都具有良好的耐光性、耐候性。

4.塑料預(yù)分散顏料制劑

隨著行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，現(xiàn)今的塑料著色加工和成型向著設(shè)備大型化、生產(chǎn)高度自動(dòng)化、運(yùn)轉(zhuǎn)高速化、產(chǎn)品不斷精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，應(yīng)運(yùn)而生了許多超細(xì)、超薄、超微化制品。所有這些對(duì)顏料的分散要求和標(biāo)準(zhǔn)一直都在提高；此外，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)符合高效、環(huán)保、節(jié)能和降低成本的呼聲也越來(lái)越高。由于一般的塑料成型加工設(shè)備（如注塑機(jī)、紡絲機(jī)或單螺桿擠出機(jī)等）在加工時(shí)不能提供顏料分散所需要的剪切力，因此，顏料的分散工作通常由專業(yè)的生產(chǎn)廠家——顏料供應(yīng)商或色母粒生產(chǎn)商所承擔(dān)。

顏料預(yù)制劑（常被簡(jiǎn)稱為SPC）是一種單一顏料的高濃度預(yù)分散制劑。依據(jù)不同顏料所具有的特性，一般的顏料預(yù)制劑含有40%~60%的顏料；它是由特殊的制成工藝經(jīng)特定設(shè)備的加工而成；有效的分散手段和嚴(yán)苛的品質(zhì)控制使得其中所含的顏料以最細(xì)微的粒子形態(tài)呈現(xiàn)，達(dá)到最佳的色彩性能。其產(chǎn)品外觀可以是0.2~0.3mm大小微粉粒，也能制成如普通色母粒般大小的粒狀。正因?yàn)轭伭项A(yù)制劑有著如此明顯的特點(diǎn)，被越來(lái)越多地運(yùn)用于色母粒的制造。

顏料預(yù)制劑具有下列優(yōu)點(diǎn)。

①由于顏料被安全地分散，因此它具有較高著色力。與使用粉體顏料相比，一般可提高5%~15%的著色力。

②均相過(guò)程只需極小的剪切混合力就能達(dá)到理想的效果。比如用簡(jiǎn)單設(shè)備（如：?jiǎn)温輻U）就能制成高品質(zhì)的色母粒產(chǎn)品。

③適應(yīng)各種擠出設(shè)備，品質(zhì)穩(wěn)定，生產(chǎn)調(diào)度靈活。

④能體現(xiàn)完美地制品色彩性能：色彩鮮艷度、透明性、光澤度等。

⑤杜絕生產(chǎn)過(guò)程中的粉塵飛揚(yáng)，改善作用環(huán)境，減少污染。

⑥無(wú)設(shè)備沾污，簡(jiǎn)化顏色轉(zhuǎn)換過(guò)程中的設(shè)備清洗。

⑦顏料顆粒細(xì)微均勻，延長(zhǎng)過(guò)濾網(wǎng)使用時(shí)間，減少濾網(wǎng)更換次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。

⑧制劑外觀均勻，無(wú)相互黏連，適用于各種喂粒機(jī)；輸送過(guò)程不架橋、不堵塞。

⑨無(wú)需對(duì)顏料進(jìn)行分散，可大大提升現(xiàn)有色母生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)能。

⑩能與其他著色劑配合使用，適用性強(qiáng)。

?劑型多樣，能適合不同的載體樹(shù)脂形態(tài)，相混性能良好。

顏料預(yù)制劑的制造目前主要遵循兩條途徑。

①在有機(jī)顏料生產(chǎn)過(guò)程中顏料細(xì)微粒子尚未產(chǎn)生聚焦前，采用相轉(zhuǎn)換的方式，直接把原有的液/固相轉(zhuǎn)換成所需載體與顏料的相界面，從而得到顏料預(yù)制劑。

②采用少量具有良好相容性的載體以及必要的潤(rùn)濕分散劑，對(duì)顏料粉末進(jìn)行完全分散，最終獲得顏料預(yù)制劑。

顏料預(yù)制劑在國(guó)際上早已實(shí)現(xiàn)商品化，對(duì)于歐美和其他發(fā)達(dá)地區(qū)的色母粒制造商來(lái)說(shuō)了，運(yùn)用顏料預(yù)制劑已經(jīng)不是什么新鮮事。然而在國(guó)內(nèi)，這還是各開(kāi)展得為時(shí)不久遠(yuǎn)的領(lǐng)域，因此，顏料預(yù)制劑在國(guó)內(nèi)的發(fā)展還是非常值得期待的。

雖然與直接用粉體顏料相比較，采用顏料預(yù)制劑的成本是很高的，但是，從最終制成品特性的比較來(lái)看，這樣的投入還是物超所值的，尤其對(duì)于那些高端品質(zhì)要求的超細(xì)、超薄制品來(lái)說(shuō)，采用一般的分散手段是不能實(shí)現(xiàn)的。就市場(chǎng)和行業(yè)分工日益明晰的當(dāng)今社會(huì)而言，這樣的專業(yè)化加工行業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展也是一股不可遏制的潮流。