塑料中应用的铝颜料和特殊效果颜料

作者: 精颜化工    日期: 2022-09-14    点击量:     文字大小:      
金色特殊效果颜料色粉实拍图

特殊效果颜料和铝颜料


在塑料中添加特殊效果颜料使配方设计师能够:
  • 唤起品质、耐用性、奢华或传统
  • 赋予产品情感维度
  • 加强品牌和差异化
  • 为材料提供精致、花哨或吸引人的外观

铝颜料

铝颜料用于许多类型的聚合物以赋予美学和功能价值,有数量惊人的不同铝颜料等级,每种等级都提供独特的视觉外观或功能属性。

铝颜料类型

铝颜料还可以赋予塑料出色的功能性能,并为您的产品提供附加价值。

干粉形式的铝颜料有灰尘,很容易在空气中传播,一团铝颜料颗粒悬浮在空气中,一旦接触到任何引燃源,就会发生爆炸。干粉状铝颜料也常聚集在通风系统的管道系统中,从而导致额外的安全问题。为了最大限度地减少铝颜料的粉尘和爆炸可能性,它们通常以颜料粘合剂或载体将单个颜料薄片保持在一起的形式提供。

对于塑料中的使用,铝颜料最常以增塑剂润湿的粉末或颗粒形式提供,其中薄片与固体树脂结合在一起。

颜料形式、载体选项和表面处理

典型的铝颜料薄片不仅仅是一块微小的铝金属。尽管颜料薄片的芯是铝金属,但这个核心被一层极薄的氧化层包围,氧化层本身又被一层研磨润滑剂包围。

这种氧化物和润滑剂的双重护套决定了铝颜料在特定应用中的表现方式,下图说明了铝金属芯和周围氧化物和润滑剂层的排列。

铝金属芯和周围氧化物和润滑剂层的排列示意图

为了在塑料中使用,研磨溶剂需要用与聚合物化学和聚合物随后将经受的加工应用相容的介质或载体代替。通常,研磨溶剂被液体增塑剂(例如矿物油或邻苯二甲酸酯)或固体树脂代替。

颜料颗粒与聚合物基体之间的结合,有机和无机表面处理均可。如果保持物理性能很重要,那么必须小心选择与基体聚合物兼容的表面处理,因为通常用铝着色的许多类型的塑料之间的化学差异。

几何形状对效果的影响

下面将讨论有助于区分一种铝材与下一种铝材的特性。
  • 中值粒径——中值粒径通常以微米为单位测量,是铝颜料平均横截面长度的指标。粒度值通常表示为D(50%),表示分布中50%的薄片较大和50%较小时的尺寸。一般来说,较大粒径的等级比具有较小粒径的等级光泽更亮、更具反射性并且更闪耀。

  • 纵横比——通过将横截面厚度(T)除以横截面长度(D)来确定纵横比,100到超过1000的纵横比是大多数研磨铝颜料的典型值。具有较高纵横比值的铝颜料等级通常具有更大的表面积,因此具有更好的覆盖或遮盖力。单个铝颜料等级的实际遮盖力也很大程度上受其粒度分布的影响。

  • 粒度分布——粒度分布范围是衡量任何特定等级的最大和最小薄片尺寸之间的差异,粒度分布是任何单一等级的特征,但从一个等级到另一个等级差别很大。一般来说,分布范围广的铝颜料具有更高的遮盖力和覆盖度,但与彩色颜料结合使用时不会产生干净的颜色。另一方面,具有窄分布范围的铝颜料等级在与透明颜料或染料一起使用时能够产生更清洁的颜色,但需要更高的负载水平来建立不透明度。

3D形状对效果的影响

铝颜料的几何形状或三维形状将影响其能够产生的美学效果,共有三种基本几何形状 - 玉米片、透镜状和球形,其中,玉米片和透镜状是最常见的。
玉米片——顾名思义,具有玉米片几何形状的颜料形状类似于玉米片。外围边缘相当参差不齐,平面表面不平坦且粗糙,具有玉米片几何形状的颜料的粗糙边缘和表面在反射光时会散射光,这会产生漫反射,从而降低镜面反射和金属行进。下面的显微照片是典型的玉米片颜料等级。

玉米片几何形状的铝颜料

透镜状——第二种常见的层状几何形状是透镜状或有时称为圆形薄片几何形状,具有这种形状的薄片往往具有光滑的圆形周边边缘和光滑平整的表面。当正确定向时,具有这种几何形状的铝颜料在入射光的角度反射更多的光,并提高镜面反射率和金属移动。下面的显微照片显示了这种几何形状的典型颜料。

具有透镜几何形状的铝颜料

球形——第三种颜料几何形状是球形的,与两种层状几何形状中的任何一种相比,球形颜料都不太常见,它提供了不同类型的美学外观,由于它们的表面积较小,这些颜料提供的不透明度要低得多,从具有球形形状的铝颜料的抛光表面反射的光产生精确的闪光效果,低不透明度和精确闪光的结合产生了闪烁的反射率,使透明聚合物具有深度外观。

具有球形几何形状的铝颜料

另外一个好处是,如果配制得当,球形颜料可以帮助减少注塑制品中流线的出现,这是可能的,因为与层状颜料相比,从球形颜料反射的光的亮度对视角的依赖性要小得多。

铝颜料的金属效应

铝颜料用于多种类型的聚合物以赋予美学价值。有数量惊人的不同铝颜料等级,每一种都具有独特的视觉外观。外观主要分为5种主要效果,如下所列和讨论。
  • 闪光效果——闪光效果是带有粗粒闪光的明亮金属外观。外观与使用50X50微米至400X400微米范围内的切碎铝箔颜料时获得的外观非常相似,闪光效果通常用于通过使用足够低浓度的金属颜料来增强物体的三维外观,以保持一些聚合物透明度。通过使用透明颜料或染料添加颜色,可以使闪光效果更加吸引人。

  • 高闪光效果——高闪光效果是通过在聚合物中使用铝颜料获得的传统金属效果,它的特点是强烈的金属光泽,通常有明显的颗粒,各种金属颜料浓度与透明或不透明的彩色颜料结合使用,可产生以独特金属光泽和闪光为特征的广泛效果。

  • 金属光效果——这是一种柔和的漫反射半透明金属外观,类似于使用珠光颜料获得的效果,这种效果或金属光泽外观只有在使用适当的铝颜料以非常低的负载水平与透明着色剂结合使用时才会出现。

  • 精确闪光效果——精确闪光效果是独一无二的,因为用于生产它的铝颜料的球形和抛光表面。这种效果被视为一系列闪烁的精确光反射。这种效果可以通过产生来自聚合物表面下方的闪闪发光的反射,为透明聚合物赋予“深度”。当与透明着色剂一起使用并在强光下观察时,这种效果非常显着。作为一个额外的好处,精确闪光效果可以帮助减少注塑件中流线的出现。

  • 液态金属效果——液态金属美感是一种明亮的金属效果,可产生纯金属的外观,例如拉丝铝或抛光钢,它的特点是光滑的液态金属光泽和受控颗粒或无颗粒,液态金属外观也可以产生阳极氧化铝的外观,用于产生液态金属效果的铝颜料使聚合物具有由固态金属制成的外观。

功能性能

虽然最常用于美学效果,但铝颜料也因其物理属性而增加价值。这些属性可以以多种方式改善聚合物的功能特性。铝颜料为聚合物增加功能价值的能力是由于母体金属的性质和颜料颗粒的三维特性,这些特性包括:金属光泽、反射率、不透明度、表面化学、颗粒几何形状、平均粒径和粒径分布。

下面根据铝颜料的功能属性讨论一些普遍认可的和其他鲜为人知的应用。

光反射

由于铝金属反射光的天然能力和铝颜料颗粒的层状形状,铝颜料通常用于赋予吹膜反射性能,铝色吹膜通常用于农业应用,以将阳光反射回植物,从而提高作物产量。

由铝颜料反射的光产生的金属光泽也可用于聚合物应用中,以取代块状金属,在这些应用中,聚合物呈现出由固体金属制成的外观,同时表现出聚合物本身的结构特性,该应用的价值包括减轻重量和无需加工即可生产复杂形状零件的能力。

不透明度

由于铝颜料反射但不透射光,因此它们通常用于赋予聚合物不透明性,典型的铝颜料具有使其表面积最大化的层状几何形状,由于铝金属的不透明性质和层状颜料颗粒的高表面积,铝颜料能够在低浓度水平下建立高不透明性,遮光窗帘通常是通过在窗帘的可见外层之间层压薄的不透明铝颜料薄膜制成的。

低负载量的铝色膜赋予的不透明性也用于垃圾袋和购物袋,在这些应用中,铝颜料的反射和遮光能力的结合是显而易见的。用铝颜料吹膜制成的袋子可以隐藏内容物,同时由于铝颜料的金属光泽而提供强度的外观。不透明性和金属光泽的结合也用于吹塑应用,用于消费品容器,在此应用中,容器不仅可以隐藏内容物,还可以防止有害的紫外线辐射。

气体和蒸汽屏障

铝颜料可以提高聚合物对气体和蒸汽传输的抵抗力,这是通过铝金属的不渗透性和铝颜料典型的层状形状来实现的,在大多数加工应用中,具有相当宽的粒度分布范围的铝颜料片将以重叠方式定向,这种配置阻止了通过聚合物的任何直接路径,气体或蒸气分子必须采取曲折且大大延长的路径才能穿透聚合物。

涂有层状铝片的薄壁容器将提供比厚得多的壁容器的气体和蒸汽保护,应该注意的是,为了提供有效的阻隔保护,铝颜料片必须在加工过程中与聚合物基体结合,这可以通过使用经过适当表面处理的铝颜料来实现。

导热系数

在某些应用中,需要生产具有金属热性能的聚合物物体,与大多数聚合物相比,铝具有更大的导热系数、更低的热发射率和不同的热膨胀特性。

通过用具有高纵横比的铝颜料对聚合物进行着色,聚合物将开始呈现铝金属的热性能,负载量为40%(重量)的高纵横比铝颜料的聚合物已显示出纯金属的80%至95%的传热率,这在制造用于烹饪应用的加热盘等聚合物基器具时很重要。

聚合物中的其他颜料

除了上述部分中描述的颜料外,还有其他用于聚合物的颜料。在以下部分中介绍了这些颜料:
  • 荧光颜料——荧光颜料和光导颜料具有固有的集光特性,它们沿边缘收集日光并以更强烈的强度重新发射,从而产生明亮的夜光效果,它们可用于提高印刷、标志和信号的可见度。

  • 光致变色颜料——感光变色颜料在暴露于紫外线(如阳光)时从无色变为高度着色,并在它们从辐射中移除时恢复,这些是有机颜料,在多种聚合物中表现出优异的着色性,它们可以混合到不同的颜色范围内。

  • 热致变色颜料——感温变色颜料在特定的转变温度范围内表现出可逆的颜色变化,这可用于食品和药品包装(例如指示储存)等应用。
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