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橡胶浅色制品颜料的选择和搭配

 平淡人生a9 2017-02-27

大多数橡胶产品都着色为黑色、灰色或是白色。这些都是非彩色颜色。此外,还有彩色颜色包括如红色、蓝色、黄色、绿色、棕色、粉红色等彩色。橡胶产品不仅可以通过各色颜料混合物来进行着色,也可以使用一些非主流色的特定颜料如橘红色、绿色和粉红色来进行着色。
对于制品整体色彩的搭配,要掌握的原则是,各色亮度强弱间隔,以示美观;色泽要协调,暖色、寒我搭配并分出主次,色泽鲜艳的面积不宜过大;色彩搭配不宜过多,一般一个产品中色泽不宜超过三种,否则不容易配好,色彩不鲜艳。

1
.对着色剂的性能要求

着色力和遮盖力要强  着色力,就是着色剂以其本身的色彩影响整个胶料颜色的能力。着色力越大,着色剂用量越少,着色成本越低。着色力与着色剂本身特性有关,与其粒径也有关系,一般随粒径的减小而增大。当彩色颜料与白色颜料并用时,着色力往往可以提高。

遮盖力也称覆盖力或被覆力,即遮盖橡胶底色的能力,也是着色剂阻止光线穿透制品的能力(着色剂的透明性大小)。对有色橡胶制品,着色剂遮盖力越大越好,以防透出橡胶底色,使制品色泽不鲜艳。对透明制品,遮盖力越大,透明性越差。庶盖力的大小,取决于着色剂的折射率与生胶折射率之差,差值越大,遮盖力越强。

对硫黄和其他配合剂的稳定性及耐热性良好  除少量低温硫化橡胶制品外,绝大多数制品需经110170下较长时间的硫化,着色剂在此期间应不干扰硫化,不与其他配合剂反应,不变色。
不影响制品的性能  着色剂不应对制品的物理力学性能和耐老化性能有不良影响,受日光作用后,应不易褪色或变色。
易分散着色剂应易于在橡胶中分散,以提高工效,并使胶料色泽均匀一致。
耐溶剂性和化学稳定性好  着色剂在橡胶中不迁移,在水、油及溶剂中不渗透,以保证对织物和邻近胶料、物质不污染以及在水、油等介质中使用时不褪色。
无毒无臭    与食品或人体接触的橡胶制品所使用的着色剂必须无毒无臭。
价格低廉。
一般着色剂的上述性能并非全部合乎理想,也并非所有的橡胶制品对着色剂的各种性能要求都同样苛刻,使用中一般根据制品的实际情况加以适当选择。

色彩

关于颜料色素的选择问题,选用何种恰当合适的色彩颜料取决于先前描述过的加工要求和产品的最终用途,其中后者更为重要。必须考虑下列因素:
抗褪色能力;抗渗色性;以及对基本胶料的老化特性的有害影响(避免含铜或锰的色彩)。另外,因为有色橡胶产品必须参与市场竞争,为降低硫化橡胶产品的每磅色彩成本,就需要精挑细选出最经济的色素,以达到所需要的结果。有两种颜料色素可选无机颜料和有机颜料。橡胶着色剂通常分为无机着色剂和有机着色剂两大类,前者为无机颜料,后者主要是有机颜料和某些染料。无机着色剂的耐热、耐晒性好,遮盖力强,耐溶剂性、耐药品性、耐迁移性优良,但着色力差;有机着色剂与无机着色剂相比,具有品种多、分散性好、色泽鲜艳、着色力强,透明性好、用量少等优点,但耐热性、耐溶剂性、耐药品性、耐迁移性较差。

无机颜料

氧化铁类、铅颜料(比如铬黄)、群青蓝、氧化铬和镉类颜料都是通常使用的种类。氧化铁类包括红色、黄色、棕色和褐色,它们都会产生暗色光。建议使用合成氧化铁。它们都可作为具比重大的相当不错的粉末。在选择氧化铁时必须注意,因为有些等级的氧化铁含有杂质,如铜会加速硫化橡胶产品的老化。

所有的无机颜料的着色能力都较弱。它们的使用量通常是化合物重量的2%到5%。正常情况下,无机物比有机物更容易色散且粉尘较少,这都是因为它们的粒径更大且比重更大的缘故。尽管如此,所有颜色涂料还是有粉尘,生产前必须要注意预防。

1.二氧化钛(钛白粉)

分子式TiO2

性质  无臭无味的白色粉末。相对分子质量79.9。相对密度3.844.3。熔点15601580。折射率2.552.70平均粒径0.30.5μm。铁含量≤0.5%,水溶物含量≤0.5%,加热减量≤0.5%,不溶于水、有机酸、稀无机酸、有机溶剂和油,微溶于碱。在浓硫酸和氢氰酸中长时间煮沸可完全溶解。根据结晶形式,本品可分以下两种:金红石型(简称R型),相对密度4.26,折射率2.72;锐钛型(简称A型),相对密度3.84,折射率2.55

用途  钛白粉是白色颜料中着色力最强的品种,具有优良的遮盖力和着色牢度,适用于透明的白色制品。金红石型钛白粉质地较软,耐候性和耐热性较好,屏蔽紫外线的作用强,不易变黄,耐且耐水性也较好,特别适用于户外使用的塑料制品,可赋予制品良好的光稳定性。锐钛型钛白粉的耐热性和耐光性较差,有促进聚氯乙烯老化的作用,主要适用于室内使用的制品,但该型略带蓝色,白度高,遮盖力大,着色力强,而且分散性较好。由于钛白粉的价格较高,在实际配方中多将其与其他白色颜色配合使用,不过在混合颜料中钛白粉的含量越小,着色力越低。为了提高钛白粉的性能,可以对其进行表面处理,例如利用气相煅烧法院钛白粉粒子表面沉积一单分子层的氧化锌、氧化铝、二氧化硅或其他氧化物,可以改善光稳定性和热稳定性。

本品也可作为橡胶和胶乳的白色着色剂。用于干橡胶时,用量可达40份。对噻唑类和次磺酰胺类促进剂的硫化速度基本上没影响。硫化胶的耐光性、耐变色性及耐化学药品性好。本品在硅胶中有一定补强作用。在胶乳中使用时,可加入表面活性制成水分散体

 

 

2钛钡白(立德粉)

组成  硫化锌(ZnS)和硫酸钡(BaSO3)的混合物。

性质  白色粉末。细度(325目筛余物)≤0.5%,平均粒径0.30.5μm。锌化物(以硫化锌计)含量≥28%,溶于醋酸的锌化合物(以氧化锌计)含量≤1.25%,水溶性盐含量≤0.5%,吸油量18%,耐光性(日光晒3600s)不变化,着色力≥95%。不溶于水,与硫化氢及碱溶液不起作用,遇酸液分解释放出硫化氢。经长期日晒会变色,但放于暗处仍可恢复原色

用途本品可作为塑料和橡胶用白色颜料,遮盖力和着色力比锌白大,但不及钛白粉,价格低廉,制品经曝晒后有泛黄现象,适用于聚烯烃、乙烯基树脂、ABS树脂、聚苯乙烯等。在橡胶中分散性较差,易结团,使用时应充分混炼。本品还可以作为填料使用,对橡胶有一定补强作用。

3氧化锌(锌氧粉,锌白)

分子式
ZnO


性质白色六角晶体或粉末。相对分子质量81.38。相对密度5.5~6.5。熔点1720℃。折射率1.95~2.0。细度(200目筛余物)≤0.1%。平均粒径0.20.8μm。氧化锌含量≥99.0%,氧化铅≤0.06%。盐酸不溶物≤0.008%。水溶性盐≤0.1%。加热减量≤0.2%。遮盖力≤100g/m2。吸油量≤20%,着色力≤95%。本品系两性化合物,溶于酸、碱、氯化铵和碳酸铵溶液,不溶于水和乙醇。加热时呈黄色,冷却时呈黄色,冷却后恢复白色。加热至1800升华。本品在空气中能吸收二氧化碳和水。

用途  本品可作为塑料用白色颜料,耐光性、耐热性、耐水性、耐碱性、耐溶剂性优良,价廉,但耐酸性差,着色力较低,不及钛白粉和锌钡白。本品适用于ABS树脂、聚苯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂和聚氯乙烯等塑料,不适用于不饱和聚酯、硅树脂、抗冲聚苯乙烯、聚甲醛尼龙和纤维等塑料。特种氧化锌可作为聚氯乙烯的光稳定剂。本品还是橡胶的硫化活化剂。作为橡胶的着色剂时,着色力低,作为硫化活性剂的用量达不到着色的目的,配合量需高达60份,但因对橡胶有较强的解聚作用,制品成型困难。

毒性  本品无毒。美国和日本等许多国家许可其用于食品包装材料。

4镉红(硒红)

化学组成    硫化镉和硒化镉的混合物

分子式
CdS
·CdSe

性质    火红色粉末。色彩鲜艳。色光随硒化镉含量而异,有纯红色、橙红色、暗色和蓝光红色等不同色光品种。相对密度1.55.3。折射率2.5。平均粒径0.32μm。耐热性≥370。耐光性、耐热性、耐水性、耐溶剂性、耐碱性优良,耐酸性较差,不溶于水和有机溶剂。溶于酸中放出硫化氢和硒化氢等有毒气体。

用途  可作为塑料和橡胶用红色着色剂,色泽鲜艳,遮盖力强,耐热性高,特别适用于耐热制品,但价格较高,用量较大,而且不适用于透明的制品,与硫酸钡混合使用可适当降低成本。用于橡胶着色时,本品不受硫化氢的影响,多用于硬质橡胶制品。

2.氧化铁红(铁丹、铁红)

化学组成    三氧化二铁

分子式Fe2O3

性质  一般为红色粉末,有天然产品和人工合成两种。天然产品主要取自赤铁矿的加工,含杂质多;合成法产品的纯度较高,粒径均匀,适宜作塑料着色剂使用。因制法不同,产品颜色从红黄色到暗红色不等,相对密度5.15.2,不溶于水、油和各种有机溶剂。

用途  可作为塑料和橡胶用红色着色剂,价格低廉,遮盖力强,着色力大,具有优良的耐光性、耐热性、耐溶剂性、耐水性和耐酸碱性。为红色透明粉状物,粒度0.010.05μm,比表面积为普通氧化铁红的10倍,三氧化铁含量≥93%,水溶物≤0.5%,吸油量35%45%,水浸PH35。能吸收紫外线,耐光性尤佳。与普通氧化铁红不同,该品具有透光性能,当光线投射到其着色的塑料薄膜或漆膜时,部分光可偏离入射方向直线接透过,部分光可从颜料粒子绕射透过,使薄膜呈现透明状。

氧化铁红在橡胶中多用于胶管和胶板等制品的着色,其对橡胶的耐老化性能,特别是耐光性和耐热性有影响,不适用于高级橡胶制品和薄制品。本品无毒,可用于食品包装材料中。

3
.铬黄(铅铬黄)

化学成分  铬酸铅或碱性铬酸铅与硫酸铅等不溶性盐的混合晶体。

性质  柠檬黄色至橘黄色之鲜艳粉末,有毒,相对密度5.66.0,不溶于水和油,可溶于无机酸和碱。贮存时应与酸性和碱性物质隔离。中铬黄和深铬黄的色光与标准样同,其纯度(铬酸铅)≥90%,水溶物≤1%PH值为68,加热减量≤0.5%,其基本配方着色力不从为100%±5%,筛余物320目筛≤0.5%

使用性能  黄色着色剂。着色力及遮盖力从柠檬色至橘黄色相继增加,耐晒性也有同样趋势,在橡胶工业中采用中铬黄和深铬黄两种作黄色制品及绿色制品提色用。

本品遇硫化氢立即变黑,在制品硫化期间亦有变黑可能,故不能与锌钡白及群青混合使用,也不宜用于高温硫化,混炼时应注意先使本品分散均匀,然后再加硫黄。

4
.锌黄(锌铬黄)

化学成分  锌钾铬酸盐的复合物

性质  一般为柠檬黄色粉末,因原料及纯度不同,色彩从浅黄色至浅樱红色不等,相对密度3.43。温度达150不致分解变色,耐晒性能优良。易溶于酸和碱,能部分溶于水。

使用性能  黄色着色剂,着色力及遮盖力稍低于铅铬黄,本品不受硫化氢的作用,对硫化稳定。

5
.三氧化二铬

分子式Cr2O3

性质  无定形蓝绿色粉末,无毒,相对密度4.265.21。耐晒、耐热性能优良。微溶于酸,不溶于水和有机溶剂。

使用性能    绿色着色剂,色暗绿,不鲜艳。在硫化中颜色稳定,对硫化无影响,应用时须混炼均匀,可用于硬质橡胶制品。

6
.群青

化学成分  大致为含有多硫化钠而具有特殊结构的硅酸铝。

分子式
Na6Al4Si6S4O20


性质  蓝色粉末,折射率1.501.54。耐晒、耐碱性能优良,耐热性亦好。对酸和大气的作用不稳定,易变色。不溶于水和有机溶剂。加热减量≤0.7%,水溶物≤1.5%,水溶物PH值为68,游离硫≤0.3%。基本配方着色力105%±5%。筛余物(300目筛)≤0.5%(特级663≤0.10%)。

使用性能  蓝色着色剂,在白色胶料中使用时有提色作用,可清除胶料的黄光。用量较大时应注意对硫化速度的影响,不适于耐酸制品。


有机颜料

使用有机颜料是因为它们可形成亮丽吸引人的颜色的色光,可以通过选择合适的颜料或混合颜料即可达到对某些特定橡胶产品的技术要求。

有机颜料的单位成本比无机颜料贵重得多,但它们也更有效果。尽管如此,使用有机颜料自然很花费用。附表以化学种类和色彩指数值的方式列举了橡胶化合物中通常使用的有机颜料的种类。这些数据显示了包括热稳定性、光稳定性、耐皂性和直接水蒸气硫化能力等主要技术特性。

有机红色颜料

红色可能是最受欢迎的颜色。因为红色有机颜料的化学特性,它也可能是最麻烦的颜色。在为橡胶产品着色时,通常使用的有机颜料有8种。它们分别是:永久红2B;吡唑啉酮红;硫红;喹丫啶酮红;萘酚红;立索尔宝红;淀红C和立索尔大红。

生产挤压式、模制及压延式有色橡胶产品的生产商们首选用橡胶色彩母体混合料的形式。多数情况下,这些母体混合料在一个高分子粘合剂中以近似50%的色彩颜料用量下产生。它们的用量大致上是化合物总重量的1%3%。吡唑啉酮红和永久红2B颜料很难分散,因此强力推荐使用这两种颜料的橡胶彩色母体混合料。

43138甲苯胺红

性质  黄光红色粉末,耐光性≥6级,耐热性120,耐酸性3级,耐碱性3级,耐水性3级,耐石蜡性12级,耐油性12级。吸油量35%50%。筛余物(40目筛)≤5%

使用性能  油漆、油墨、橡胶、胶乳用红色着色剂,着色力强,遮盖力较高,胶料硫化后色泽鲜艳。适于低温硫化和模压硫化,硫化胶耐晒性能良好,但在沸水中渗色、迁移性差,本品能加快硫化速度,使用时需注意。

55302橡胶大红

性质  红色粉末,着色力高,无迁移性。耐光性5级,耐热160,耐酸性4级,耐碱性2级,水渗性4级,耐油性5级,耐乙醇性23级,吸油量45%50%。筛余物(120目筛)≤5%

使用性能    橡胶、胶乳、油墨、文教用品等用红色着色剂,着色力较橡胶大红LG高。

6.立索尔宝红BK
性质红色粉末,耐光性56级,耐热性140,耐酸性5级,耐碱性5级,耐水性4级,耐石蜡性5级,耐油性5级。吸油量≤55%。筛余物(60目干筛)≤5%,水溶物≤3.5%PH值为77.5。与硫磺加热变色温度>140

使用性能橡胶、胶乳、塑料等用紫红色着色剂。着色力较强,透明性亦好,遮盖力低,适于模压低温硫化。耐晒性较差,若以碳酸钙作用填充剂,耐晒性能有所改善。迁移性不大,硫化胶的溶剂(如乙醇、汽油、苯)中的渗色性差。用量1%时,对天然橡胶的硫化有促进作用,特别是对MDMD的并用体系尤为明显。但对CZDM并用体系不明显。


有机橙色颜料

有机橙色颜料中有2种主要的类型:联茴香胺和联苯胺橙。联茴香胺可形成干净的略带红色的色光,而联苯胺橙可形成的色光则是黄色。它们都具有很好的不褪色特性,其中联苯胺橙的耐光牢度更出色些。表中有它们的相关数据,这2种颜料和之前讨论过的红色颜料比,分散更为容易,但橡胶色彩母体混合料的使用更为普遍。其浓度和用法同红色母体混合料相同。
11001汉沙黄

性质 艳黄色粉末。耐光性≥7级,耐热性160,耐酸性1级,耐碱性1级,耐水性2级,耐乙醇性12级,耐石蜡性1级,耐油性2级。吸油量25%45%,与硫黄加热变色温度≥140。基本配方着色力为100%±5%。筛余物(40目筛)≤5%,水溶物≤1.5%

使用性能 黄色着色剂,着色力很高,略具透明性。在天然橡胶胶料中使用时对热空气硫化、蒸汔硫化和模压硫化颜色皆稳定。在橡胶中的迁移性较大,硫化胶颜色耐晒性及在沸水、稀酸中的渗色性均佳,但在碱、苯、汽油中的渗色性较差。

本品无毒,可用于文教用品代替铬黄,亦可用于天然胶乳。

2.耐晒黄10G

性质 艳绿光黄色粉末,耐光性≥7级,耐热性140150,耐酸性1级,耐碱性1级,耐水性12级,耐乙醇性12级,耐石蜡性1级,耐油性12级。吸油量25%45%。本品耐溶剂性能较差。基本配方着色力为100%±5%。筛余物(40目筛)≤5%,水溶物≤1.5%

使用性能 橡胶、油漆、油墨用黄色着色剂。在天然橡胶中使用时对热空气、蒸汽和模型硫化颜色皆稳定。在橡胶中的迁移性较大。硫化胶耐晒性及在沸水、稀酸中的渗色性良好,但在溶剂(如乙醇、苯、汽油)中的渗色性差。一般用于不长期经受日晒的橡胶制品。

31138联苯胺黄

性质 正黄色粉末。耐光性56级,耐热性170180,耐酸性12级,耐碱性12级,耐水性12级,耐乙醇性1级,耐石蜡性2级,耐油性12级。吸油量50%±5%

使用性能 橡胶、油漆、油墨用黄色着色剂,适用于天然橡胶、丁苯橡胶和氯丁橡胶,亦可用于胶乳,着色力较高,遮盖力较小,透明性较差。在模压硫化、无模蒸汽硫化及胶乳中颜色稳定。耐热性较1125耐晒黄G高,在硫化条件下也更加稳定。不扩散,在橡胶中亦不迁移。硫化胶耐晒性及在沸水、稀酸、稀碱中渗色性良好,但在苯和汽油中的渗色性较差。

本品可用于各种橡胶制品。
其他颜色简介

7.酞菁绿G
性质  艳绿色粉末,耐光性≥7级,耐热性180200,吸油量30%45%。筛余物(80目筛)≤5%。水溶物≤1.5%,与硫磺加热变色温度≥130
使用性能  橡胶、胶乳、油漆、油黑等用绿色着色剂。着色力强,透明性差。在天然橡胶中使用时对热空气硫化、稀酸、稀碱、溶剂(乙醇、苯、汽油)中的渗色性均佳。可用于各种类型的橡胶制品。
8
.酞菁蓝B
性质  深蓝色粉末,耐光性8级,耐热性200,耐酸、耐碱性1级,耐乙醇性、耐石蜡性及耐油性均为1级。吸油量35%50%。筛余物(30目筛)≤5%。水溶物≤1.5%,与硫磺加热变色温度≥150
使用性能  橡胶、胶乳、塑料等用蓝色着色剂。在橡胶中使用时对硫化的稳定性高,对胶料的老化亦无影响,不迁移。用本品着色的天然橡胶制品耐晒性和在稀酸、稀碱及一般溶剂(如乙醇、苯、汽油)中的渗色性均佳。在天然橡胶中有使胶料软化的现象,使胶料可塑性增加。
9
.醇溶苯胺黑
性质  本品能溶于油和蜡,筛余物(100目筛)≤1%,灰分≤2%
使用性能  用于皮革、橡胶及塑料的黑色着色剂,主要用于胶面鞋亮油中,使用时需注意污染及渗透作用,同时亦可用于胶乳。

色彩匹配

实际上,很少有橡胶产品是由一种颜料制得,无论是无机颜料或是有机颜料。橡胶制品的最终颜色是由产品的买家或销售者认可的特定色彩匹配而成的。因此,色彩匹配成为成功的橡胶产品生产中的主要要求。而且有色产品都和时尚有关,商家或买家总是要求有新色彩。

对于色彩的混合,混合体中会有无机颜料和有机颜料。必须在人工光源下和日光源下评估匹配的效果。新技术甚至能提供几种不同的人工光。这种匹配由一位技巧熟练的实验室工作人员操作,用他的双眼和知识技能以达到最佳的匹配效果。

如今,色彩计算机已发展到可由图示来决定橡胶化合物的色彩的程度了。其实,在合适的程序下,一台色彩计算机甚至能协助色彩师选择恰当的颜料及其使用量。实际上,至少在作者的经历中,仍然是以肉眼方式做出最后的决定。

要得到更明亮、更干净的色彩,就必须使用有机颜料。它们着色能力更强,单位成本也更昂贵。有机颜料的热稳定性,耐光性及抗渗色性等都不如无机颜料,而且它们使用起来费用较贵。

一般而言,有机颜料在橡胶化合物中难以分散,应用起来粉尘较多,实际上通常作为橡胶色彩母体混合料。这种提前分散的形式解决了粉尘问题,极大地改善了最终产品的色彩统一性,使着色剂称重和处理起来更为容易。


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