1、工程塑料色母粒應(yīng)用與發(fā)展一、色母粒載體樹脂的采用    常規(guī)情況下色母粒載體樹脂與制品的基體樹脂應(yīng)選擇相同類型的聚合物，目的是保證載體樹脂與基體樹脂具有化學(xué)相容性。諸如：共聚POM樹脂可作為載體樹脂用在均聚POM樹脂上，SAN樹脂可作為ABS基體載體樹脂（但GPPS、HIPS不行），PA6作載體樹脂可應(yīng)用在PA66、PA46的基體著色上。理由是PA6的熔點(diǎn)較低，同屬尼龍?zhí)烊幌嗳荩杀ＷC良好混合與分散。另外，對于某種塑料合金而言，可采用合金中二種聚合物之一作為色母粒的載體樹脂。    色母料添加到樹脂中的量一般為25

2、。計算基體樹脂中，載體樹脂的含量起碼占13左右。這使它成為添加劑系列中含量最大的一種添加劑，因此在確定載體樹脂時務(wù)必注意其中的細(xì)節(jié)。在母粒生產(chǎn)過程中若使用不相容樹脂作為載體則本質(zhì)上就是刻意引入雜質(zhì)或污染物。試想注塑廠如果在ABS或PS、PBT的料桶里面發(fā)現(xiàn)PE顆粒料，他們一定會棄用它或者挑選出這些PE雜料。然而，很多人關(guān)心的則是如何以最低成本來滿足制造商指定所需的顏色。其中的辦法，包括多加填充劑，采用廉價顏料甚至回收料等等。最常見的是使用廉價聚合物如PE或乙烯共聚物如LLDPE、POE、EVA。    這種情況可能是色母粒生產(chǎn)者沒有考慮到相容性原則，沒有

3、深入了解客戶或產(chǎn)品制造商對產(chǎn)品的使用感受。更多的色母料生產(chǎn)者則是致力于價格戰(zhàn)。在所謂“通用、萬能”的基礎(chǔ)上提供低成本產(chǎn)品。    其實(shí)沒有“通用、萬能”的載體樹脂。那些提供所謂“通用、萬能”混合物的供應(yīng)商也會把這些不相容的材料添加到它們自己的產(chǎn)品中。一個主要供應(yīng)尼龍66樹脂的貿(mào)易商，它會在一些混合物中使用PA6作為載體，但多數(shù)情況下還是會采用EVA。行業(yè)內(nèi)的人知道，PA66的正常加工溫度下，EVA中的乙烯醋酸乙烯會發(fā)生熱降解，產(chǎn)生的降解物會引起螺桿的磨損和導(dǎo)致產(chǎn)品外觀變差，尤其是澆口和熔接線的地方更加明顯。    

4、許多工程塑料如PC、POM，因?yàn)槭褂貌幌嗳莸妮d體樹脂色母粒而受到不利影響。某紡機(jī)凸輪選用PC或POM基料制成，有些制品顏色外觀、部件運(yùn)行都沒有問題，而另外有些顏色有從凸輪向外緩慢釋放出來的趨勢，并且經(jīng)過幾次運(yùn)行后會發(fā)生破壞性碎裂，嚴(yán)重的裝配后未運(yùn)行就會自然碎裂。這種性能上的差別并不是著色劑而是色母粒中的載體樹脂，當(dāng)糾正后這種過程和現(xiàn)象就消失了。    確定了載體樹脂和基體樹脂是相容的，關(guān)注載體樹脂分子量的大小是第二原則。在塑料原料上一般用熔融指數(shù)(MFR)來表示。由于色母料在基體樹脂中的添加量局限于25的少量，要求在共混中色母粒先于基體樹脂軟化、熔融、流

5、動才能促進(jìn)二者的混合，色母粒配方設(shè)計時就會選擇一種比被著色樹脂有更高熔融指數(shù)(MFR)的樹脂作為載體。例如，己知被著色的PC樹脂的MFR為10g/min，可采用MFR為1525 g/min的色母粒。這種思路往往容易走向絕端-弊大于利。什么時候都不能忽視MFR和分子量之間的聯(lián)系，歸根結(jié)底是分子量決定了樹脂的性能。而高熔指(MFR)的載體樹脂，在最后成型部分會使產(chǎn)品性能有所下降。    同樣是某紡機(jī)PC凸輪配件，有些PC凸輪在裝配幾個月后其表面就出現(xiàn)了裂紋，測試基體樹脂和成型凸輪件的MFR時，二者之間的差別表明PC部件有發(fā)生降解的明顯跡象。這方面，

6、我們用空白PC樹脂件與色母料著色PC分三組樣品做熔融指數(shù)等性能測試，第二組MFR只比空白組增加了20，它表現(xiàn)出良好的加工性能。而最終的制成品測試性能與空白組制品的性能基本是一致的。MFR增加了50%的第三組，則被認(rèn)為是在加工階段發(fā)生了聚合物的降解，雖然制成品的外觀看上去良好，而且剛開始的表現(xiàn)也與預(yù)期差不多，但在使用環(huán)境下，其平均使用壽命會短一些。    測試結(jié)果證明，問題并不在加工過程、而是色母粒的原因。單獨(dú)測試白色PC母料的MFR為88g/10min，另外一家的白母料的MFR為147g/10min。這種減小分子量來提高流動混和性的方法，實(shí)際上成為針對基

7、體樹脂的滲雜污染。二、色母粒著色劑的采用    著色劑(顏料、染料)是塑料配色中最重要的原料，具體講要求耐光性達(dá)到78級、耐遷移性5級、分散性5級、同批次色差E0.5能通過ROHS或FDA及UL認(rèn)證等。色母粒生產(chǎn)廠的配色專業(yè)人員，應(yīng)具有對著色劑的各項(xiàng)性能、著色力、色光、易分散能力、耐熱穩(wěn)定性、耐候性、化學(xué)結(jié)構(gòu)特征等指標(biāo)明確無誤，還要對著色劑在塑料中應(yīng)用性能如耐光性、耐遷移性、衛(wèi)生性、耐高溫性牢記于心。配色師會對著色劑在不同添加比例及不同基體樹脂中的性能表現(xiàn)一清二楚，特別對著色劑在某些樹脂中禁忌使用很清楚。如耐熱性能非常好的C. I .

8、顏料紅122(俗稱酞菁紅)，因氧化等原因不能用于某些ABS著色、錳紫顏料同樣不能用于ABS著色；鎘系顏料與氧化鐵系顏料不能用于PVC樹脂著色；某些酸性顏料在POM中須慎用，群青蘭不能用于POM樹脂著色；還原系顏料不能用于PA著色；  一些“敏感性”樹脂的熱穩(wěn)定性因會受到痕量金屬的劣化，所以對金屬絡(luò)合染料、色淀顏料、非合成無機(jī)顏料等應(yīng)該事前否決。當(dāng)然對著色劑的廉價低線應(yīng)有周密考量。同時許多種類的著色劑都會影響制品的收縮與翹曲，如CI .顏料藍(lán)15:1、15:2、15:3與CI .顏料綠7等因內(nèi)含能提高HDPE、PP等半結(jié)晶樹脂成核的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，會造成因產(chǎn)生結(jié)

9、晶粒大小不同而發(fā)生大小不同的收縮或翹曲。有尺寸配合要求的白色和蘭色、綠色制品，應(yīng)在事前予以配方或模具尺寸的修正。    同一個著色劑在不同的樹脂上顯色效果不一樣，如均聚物與共聚物，特別是在二種化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的聚集體內(nèi)存有橡膠成分的ABS，超韌尼龍制品很容易產(chǎn)生色斑、色流、色絲、浮塊等外觀質(zhì)量問題，原因是二種化學(xué)結(jié)構(gòu)的熔體粘度差異、著色力度差異，引起反射光線不一樣，人眼所見的色光也就不一樣了。除增加著色劑用量來彌補(bǔ)這一缺陷外，更好的辦法是對顏料預(yù)先進(jìn)行表面處理，針對基體樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)引入羥基、羧基、氨基、環(huán)氧基或酰胺基等官能團(tuán)來增強(qiáng)著色劑與聚合體的親和性。引

10、入官能團(tuán)結(jié)構(gòu)不僅可作為第三相對體系起增韌作用，并且可在著色劑粒子表面形成界面層，從而通過剪切形變克服應(yīng)力集中，阻止顏料粒子與基體樹脂的剝離及裂紋的發(fā)展。    塑料著色是一門專業(yè)技術(shù)、不僅需要選色配色，綜合性能的知識，還需要具備高分子材料各項(xiàng)性能的理解及各種成型工藝過程的認(rèn)識，涉及面相當(dāng)廣泛，經(jīng)驗(yàn)積累十分重要。塑料配色需要企業(yè)建立色譜數(shù)據(jù)庫，企業(yè)的配色系統(tǒng)是在不斷實(shí)踐修正、充實(shí)、提高中建成的，不可能一朝完備，這是色母粒生產(chǎn)企業(yè)的根本。在此只能概述，有人希望詳細(xì)了解的，我們將討論配色與混合問題內(nèi)在聯(lián)系以及該如何從源頭上來穩(wěn)定塑料著色這個問題。三、添加劑的選

11、擇    工程塑料樹脂本身都是分子量較大的高分子聚合物，而大多數(shù)塑料添加劑都是低分子量的化合物。    要把少量的助劑添加到高分子聚合物中去，分散均勻與否對產(chǎn)品的性能質(zhì)量影響很大。在工程塑料加工過程中，更加如此。適宜的做法是把塑料助劑及配合劑與適當(dāng)?shù)姆稚⑤d體先做成母粒，再用母粒與工程塑料拌和均勻，然后加工成制品。母料的配方與制造工藝的研究是工程塑料發(fā)展中的一個重要環(huán)節(jié)，它的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，令人注目。    作為添加助劑，一、應(yīng)不降低工程樹脂的性能，如耐熱性、機(jī)械強(qiáng)度、耐候性、

12、電性能等；二、加工時不能分解；三、高效、低毒或無毒、價廉，但要同時滿足上述條件幾乎是不可能的，所以選擇實(shí)用添加助劑時，大多是在滿足基本要求的前提下，在各種因素間求得最佳平衡。通用塑料PE、PP、EVA等色母粒一般采用聚乙蠟的分散劑，因它的分子量在3000左右并且屬非極性物質(zhì)，添加到工程塑料制品中會使性能劣化；另外高分子聚合物在加工使用過程中受高溫、機(jī)械剪切力、紫外光的作用，容易發(fā)生熱氧老化使性能變差，加入小分子量的抗氧劑與光穩(wěn)定劑也是必須的。由于硅油具有良好的耐熱性、耐候性、潤滑性和耐燃燒等特性，我們將各種硅油添加到塑料中作了試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)幾個硅油都能賦予工程樹脂新的特性，如改性樹脂的脫模性，無機(jī)

13、填料、顏料在樹脂中的分散性，提高樹脂的流動性改善色母粒生產(chǎn)環(huán)境、節(jié)省了能耗，減輕了機(jī)械磨損。生產(chǎn)的色母粒尤其是添加到PC樹脂、ABS樹脂、POM樹脂中能增加表面潤滑以及耐磨性等。     抗氧劑與光穩(wěn)定劑的選擇我們從有效基團(tuán)，相對分子質(zhì)量、相容性、低堿性、加工性、安全性的全方位考量，一般選擇復(fù)配如：受阻氨944與UV328及抗氧劑1010復(fù)配用在黃色聚烯烴流涎膜上，UV328保護(hù)了著色劑使黃色更加明亮與其它組合相比表現(xiàn)出了明顯的協(xié)同效應(yīng)。四、發(fā)展工程塑料色母粒的方向    21世紀(jì)制造商的最大困難是什么?

14、是產(chǎn)品賣不出去。為什么賣不出去?怎樣才能賣出去?如何才能賣出去?如何做到在賣出產(chǎn)品的同時實(shí)現(xiàn)企業(yè)、員工與消費(fèi)者的三贏?精益生產(chǎn)的完整目標(biāo)應(yīng)該從生產(chǎn)好產(chǎn)品升級到提供“令人滿意的服務(wù)”。從使用產(chǎn)品的客戶位置想；一、能夠完全解決我的問題，二、不會浪費(fèi)我的時間，三、為我準(zhǔn)備好我想要的東西，四、在我需要的時候、地方提供價值，五、在解決問題時減少我的決策選擇，六、一勞永逸地解決我的全部問題。    轉(zhuǎn)型、創(chuàng)新是大趨勢，色母粒制造商怎樣提高自己的知識與技術(shù)水平與塑料加工行業(yè)迅猛發(fā)展趨勢緊密結(jié)合進(jìn)去?低價競爭甚至蒙人生財?shù)臅r候應(yīng)該是過去了，雖不能說“己一去不復(fù)返”但肯定

15、“市場在縮小”。    色母粒是個中間原料，需要加到樹脂中去成型才會顯示了它的功能，通常說色母粒是給制品一個顏色外觀。但接受了一個顏色外觀卻犧牲了樹脂本來的優(yōu)良性能，客戶無法接受，你良心無愧嗎？何況隨著標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)，強(qiáng)制性執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)越來越多，合格與不合格都以產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)說話，要負(fù)法律責(zé)任。    色母粒制造商能對上述基體樹脂、著色劑、添加助劑等有明確認(rèn)識加以正確選擇一般是可以做到客戶要求的，當(dāng)然配方成本會提高、加工難度會增加、檢測崗位需加強(qiáng)，其實(shí)就是利潤下降，甚至虧本。    如此不行，就需要創(chuàng)新。在符合功能（著色、阻燃、抗靜電、抗菌、抗老化、防霉、防霧等）要求與基本不損傷基體樹脂物性的前提下，降低成本，簡化工藝，體現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的優(yōu)越性。