12、塑料着色配方设计

第一节、塑料着色概述(1)、增加制品的美感，以吸引消费者购买欲望，尤其是一些民用制品，如日用品、玩具、玩具装饰材料。(2)、提高产品的耐候性：利用着色剂的防紫外线功能。(3)、专门的用途。用于指示目的（交通信号灯、电线）；军事隐蔽（绿色着装用于夏季，白色着装用于冬季，各种不同的迷彩服）；农用地膜（西红柿用红色地膜，人参用黄色地膜，都可明显提高产量）。一、塑料着色的目的二、着色剂对塑料制品性能的影响大多数着色剂可起到光遮蔽和吸收紫外线的作用，因而可以提高防老化性。炭黑、镉系颜料、铁红系、酞菁类等颜料的吸收紫外线能力强，可以抑制塑料的光老化；群青等着色剂吸收紫外线能力差，并有促进PE的紫外线老化作用。1、对耐候性的影响2、对结晶的影响着色剂尤其是有机颜料，常会作为成核剂而影响结晶状态。无机颜料对树脂的结晶速度、球晶大小基本无影响，而有机颜料如酞菁蓝、偶氮类可使球晶更细微。常用着色剂对球晶尺寸影响如下：PP树脂中加入炭黑、靛蒽醌蓝、群青、镉黄、二氧化钛、氧化铁等后，其球晶尺寸为400μm以上；加入酮酞菁蓝、喹吖啶酮红、偶氮色淀红等后其球晶尺寸为50μm，并易形成β晶型。3、对热老化的影响(1)、颜料的种类不同对塑料的热老化影响也不同。①、深紫色的矿物颜料如氧化铁、酞菁类、钴蓝类对塑料热老化有促进作用；②、群青、二氧化钛、氧化铬等颜料对塑料的热老化影响较弱;③、镉系颜料对塑料的热老化影响不大。(2)、颜料中金属种类不同，对塑料热老化影响不同。①、含铜、锰、铁、钻之类金属的颜料对塑料热老化促进作用强;②、含钾、钠、镉、铅等金属的颜料对塑料的老化性能影响较小;③、同种金属元素按纯金属、金属氢氧化物、金属盐的顺序依次增强促进老化的作用。4、对成型收缩的影响(1)、着色剂的结构对成型收缩的影响：一般认为分子结构具有对称性的着色剂，对制品的成型收缩率影响较大，如异吲哚啉酮系、酞菁系等着色剂分子对称性好，会引起较大的成型收缩。(2)、着色剂晶体形状、大小对成型收缩的影响着色剂结晶呈各向异性，晶型为针、棒状时，成型收缩大;晶型为球状，成型收缩小。无机颜料的晶型通常为球型，因而收缩较小；而有机颜料晶型大都为针、棒状，因而成型收缩大。第二节、塑料着色的基本原理颜色是光和眼睛相互作用产生的，是人的大脑对投射在视网膜上不同性质的光线进行辨认的结果。颜色和光线是分不开的，无光线存在，人们看不到五彩的世界；在黑暗中，所有物体都是黑色。一、颜色的产生单色光红色橙色黄色绿色青色蓝色紫色605~780nm595~605nm580~595nm500~580nm480~500nm450~480nm450nm三色感觉学说人的眼睛只能感受三种颜色，即红、黄、蓝，其他颜色是同时上述两种或三种不同颜色综合作用的感觉。绿色=黄色+蓝色；橙色=红色+黄色；紫色=蓝色+红色；白色=红色+黄色+蓝色同时作用于人眼。红色、黄色和蓝色三种颜色称为基本色，也称为三原色或一次色，而其他颜色都是由上述三种基本颜色衍生出来的。塑料着色原理塑料同其他物体一样，其产生颜色的原因为可见光波长照射到塑料上后，塑料吸收了部分波长的光，而将另一部分反射到人的眼中，投射到人的视网膜上，从而使人们感受到了塑料的颜色。基于上述原理，塑料的着色即为在塑料中加入不同颜色的着色剂，从而改变塑料反射光的波长范围，得到希望的颜色。二、颜色的分类彩色和非彩色两大类。非彩色指黑色、白色及各种深浅不等的灰色。非彩色一般又称为白黑系列。当物体表面对可见光谱中光波的反射率为80%~90%以上时，该物体为白色，并有较高的亮度；物体对可见光谱中光波的反射率小于4%以下时，该物体为黑色，即黑色为可见光大部分为物体吸收的颜色，黑色的亮度十分低。非彩色只有明暗度差别。彩色彩色是指黑、白色以外的各种颜色，即对光的反射率在40%~90%之间的物体发出的颜色。彩色与非彩色不同，除了有亮度区别外，还有色调及饱和度区别。透明色，即物体对可见光波长既不吸收，也不反射，而是完全或大部分透过的颜色，即为透明色。透明色中可以适当地附带彩色，如红色透明及黄色透明等。综上所述，物体对光的作用情况可分如下4种情况:全部或大部（80%~90%）透过：透明色；全部或大部（96%）反射：白色；全部或大部（80%~90%）吸收：黑色；部分反射、部分吸收：彩色。三、颜色的三种属性物体颜色的三种属性指色调、亮度和饱和度三种，又称为颜色的三要素和三特性。对于上面介绍的几种颜色，只有彩色全部具有上述三个属性，非彩色只具有亮度而不具有色调和饱和度。(1)、色调色彩或色相，它是颜色的最基本属性，是彩色之间彼此相互区分的特性，如红、黄、蓝、橙、绿等。色调的形成，取决于彩色光源的光谱组成以及物体表面对各种可见光波的反射比例不同，如当物体表面反射波长范围为500~580nm的可见光时，其相应的色调为绿色。对于某些着色剂尤其是染料，由于密度小，色浓度高，其色彩在未着色之前往往不易辨认，只有着色后，才可以显示出真正的色彩。如表面看似褐色的着色剂实际为蓝色，表面看似红色的着色剂实际为黄色，甚至对于红、蓝、棕类着色剂，表面看起来都为黑色。(2)、亮度又称为色值、明度或明暗度，它是指人们对色彩的明暗感受，即人们对物体反射光强度的感觉。彩色物体的表面反射率越高，亮度越大，当感觉有些刺眼时，其亮度最大。(3)、饱和度又称为色度，它是指彩色的纯度，即某一主要色彩中是否夹杂着其他次要色彩，如深、浅、浓、淡等。物体色彩的饱和度取决于物体对反射光波波长的选择强度，选择范围越窄，色彩的饱和度越高。如同为绿色光，射波长为500~580nm的饱和度。单色的可见光是最饱和的色彩，反射波长为520~540nm的饱和度大于反掺入白光成分愈多，就愈不饱和。四、颜色的色光物体在反射光线时，往往不仅仅反射单一色彩波长的光带，而常常同时反射一些其他色彩波长的光带，这种次要色调即为色光，也称为色泽，物体颜色中含有色光成分越大，其饱和度越大，即颜色越杂。大部分单色光或多或少都带有一定程度的色光。颜色带有适当的色光又可增大其色泽。有机着色剂正因为有色光，才显出灿烂的色彩，而无机着色剂因无色光而色泽很平淡。例子①、红色中可带有黄色及蓝色色光，如酞菁红带蓝色色光，128烛红带蓝色色光。②、蓝色中可带红色及黄色色光，如酞菁蓝带黄色色光，溴靛蓝可带红色色光。③、黄色中可带红色、绿色及蓝色色光，如耐晒黄G带有绿色色光，还原黄R带红色色光等。色光一般都为三原色，如红、黄、蓝，有时也带有绿色。五、颜色的吸收色与补色如果两种颜色光线合并起来可以得到白色光，我们就称其为互为补色。当一束光线照射到物体表面上时，一部分被反射，另一部分被吸收，物体呈现出来的颜色即为反射部分的颜色，而这部分光即为吸收色的补色。如物体呈现蓝色光，则其吸收部分颜色为黄色，黄色即为可见光蓝色的补色。这表明塑料吸收了光谱中的黄色部分或除蓝色以外的其他光谱。常用互为补色的两种着色剂来消除色光。吸收色紫色蓝色绿蓝蓝绿绿黄绿黄橙红可见色（补色）黄绿黄橙红红紫蓝绿紫蓝绿蓝第三节、塑料的配色方法塑料配色就是用基本颜色红、黄、蓝及黑、白5种颜色以不同比例相互组合而得到千变万化的不同颜色。常见的颜色有红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、大红、粉红、橘红、杏仁色、青莲色、玫瑰色、橄榄色、湖蓝、天蓝、藏蓝、浅绿、草绿、湖绿、翠绿、灰色、米色、咖啡色、褐色、棕色、酱色、黑色及白色等。1、色彩的组合—拼色大致规律(1)、红/黄：红→大红→橙色→杏仁色（等比例）→橘黄→黄。(2)、黄/蓝：黄→湖绿→草绿→翠绿（等比例）→湖蓝→蓝。(3)、蓝/红：蓝色→青→紫色（等比例）→玫瑰色→红。(4)、黑/白：黑→咖啡→灰（等比例）→米→白。(1)、交叉拼色图优点：直观缺点：只能表示两种颜色等比例相拼的颜色，而表示不了任意比例相拼的结果。(2)、单圆环法(3)、三圆环法(4)、三角形拼色法注意：要尽量使两配色组分不要跨过中心区，否则所配颜色会黯然失色。如用紫色和柠檬色相拼，因跨过了中心区而得不到明亮的橄榄色，而用柠檬与橙色相拼，即可得到明快的橄榄色。2、立体拼色法亮度100%0%50%饱和度增加淡色（亮色）深色（暗色）二、色光的处理每一种色彩往往都要带有轻重不同的附加色或次要色—色光。要想得到颜色纯正的色彩，在拼色时要注意色光的处理，即消除色光，尤其对浅色制品，更要消除色光。规则①、补色定律：若两种颜色以适当比例混合，可得到白色或灰色，则此两种颜色即为互补色。②、中间定律：任何两个非补色相混合，可以产生两种颜色的中间色。哪一种颜色的比例大，饱和度愈高。中间色则接近这种颜色；两种相混颜色距离越近，中间色的饱和度愈高。1、色光的消除(1)、向带有色光的着色剂品种中加入该色光的互补色着色剂，即可消除该色光。如某着色剂带有红色色光，则可向其中加入适量蓝绿色着色剂，两者互补即为白色，从而消除色光。又如白色中带有黄蓝色，可向其中加入适量蓝色，如TiO2+10%群青，可得到纯正乳白色。(2)、向带有色光的着色剂A中加入相同颜色但带有互补色光的着色剂B，因A、B着色剂所带有的色光互补，可以互相消除。如立索尔大红带黄色色光，而耐晒大红带蓝色色光，两者相配可互相消除色光，得到纯正红色。另外，黄光蓝与蓝光黄可得到纯正绿色，红光黄与黄光红可得到纯正红色。(3)、对于色光不太严重的着色剂可加入适量遮盖力强的白色着色剂进行遮盖，常用的白色着色剂为钛白粉，但用量不宜太大，否则明显改变原颜色。2、色光的改变通过适当的配色，还可以改变着色剂原有的色光。黄光蓝加入微量紫色→红光蓝；红光蓝加入微量绿色→黄光蓝；蓝光红加入微量橙色→黄光红；黄光红加入微量紫色→蓝光红；蓝光黄加入微量橙色→红光蓝；红光黄加入微量绿色→蓝光黄。三、颜色深浅的调整红、黄、蓝、黑、白：五大基础颜色。黑、白两种颜色的主要功能为调整颜色的深浅。常用的黑色为炭黑，常用的白色为钛白粉。(1)、白色可使颜色变浅：如在红色着色剂中加入TiO2可得到淡红和粉红色；在蓝色中加入TiO2，可得到浅蓝、天蓝等浅色。(2)、黑色可使颜色变深等深色。在着色剂中加入炭黑，可以制成棕、深棕、墨绿等深色。颜色深浅的控制，不能只靠加入黑色或白色采调整①、黑或白色的改变程度有限，当加入量达到一定值时，深浅度即不再改变；②、加入黑或白色在调整色彩时，影响明度和饱和度。颜色的深浅程度，也就是原色光在三原色总强度中所占比例的一种度。如只有红色而无绿光和蓝光，则看到纯正红色；如果红色中绿光和蓝光强度逐渐加强，总的效果是中和彩色，得到的色感是红、绿、蓝产生的白色冲淡了红色，从而形成粉红色；因此粉红色可以看成是饱和度较低的一种红色，但它的色调没有变化。第四节、塑料常用着色剂品种着色力；遮盖力；分散度；耐热性；耐光性；抗迁移性；毒性一、着色剂的属性1、着色力着色力是指某一特定颜色制品所需加入着色剂的用量，一般着色力用标准样品着色力的百分数表示。如取1g标淮样品，加入A着色剂ag，调配成一定颜色；再取1g标准样品，加入B着色剂，直到调配成与加入A着色剂一样的颜色，测定其加入克数bg，则刀着色剂的着色力I为:100%bIa应尽量选用着色力大的着色剂以降低其用量。说明等量：指达到一定颜色时两种着色剂各自需要量，其质量一般不等，如酞菁蓝和汉沙黄两种着色剂相拼成绿色时，两者需要质量比为5/2。着色剂的着色力除与其性质有关外，还与其粒度有关。着色剂粒度越大，其在树脂中分散程度越好，着色力愈高。但粒度不能无限提高着色力，一般有一个极限值，超过此值着色力反而下降。偶氮类着色剂粒径极限为0.1μm，酞菁蓝着色剂粒径极限为0.5μm。2、遮盖力着色剂的遮盖力是指其遮盖物体表面底色的能力。遮盖力可以用数值来表示，即底色完全被遮盖时单位面积所需要着色剂的克数，单位面积一般为m2，所需克数越小遮盖力越大。如几种白色着色剂的遮盖力钛白粉为45~50g/m2，锌