在色母粒的生產(chǎn)過程中，其質(zhì)量與顏料的分散性息息相關(guān)。解決顏料分散問題已成為色母粒廠家擴(kuò)大應(yīng)用市場、降低成本的關(guān)鍵因素之一。

顏料的分散問題與其自身特性密切相關(guān)。通常，顏料的初級顆粒（0.1-0.5微米）并非處于惰性狀態(tài)。由于初級顆粒的表面狀態(tài)以及顆粒間的引力、氫鍵、極性等因素影響，它們往往處于活躍狀態(tài)。在制造和使用顏料的過程中，初級顆粒會聚集形成次級顆粒，表現(xiàn)為粒徑較大的獨立顆粒（5-50微米）。初級顆粒和次級顆粒可能進(jìn)一步緊密結(jié)合，形成較為松散的團(tuán)聚體（50-1000微米）。

顏料分散解決方案概述

現(xiàn)代色母粒廠家采用“潤濕”理論來分散顏料，即通過選擇合適的分散介質(zhì)和生產(chǎn)工藝以實現(xiàn)良好的分散效果。在實際生產(chǎn)中，由于顏料類型的不同，以及顏料生產(chǎn)商受限于技術(shù)和成本等多方面因素，同一產(chǎn)品的批次質(zhì)量差異較大，這大大增加了色母粒廠選擇適當(dāng)原料的難度。色母粒生產(chǎn)商在原料控制上投入的成本是無形的，直接反映在不同程度的生產(chǎn)操作和管理難度上。由于生產(chǎn)工藝的差異，某些企業(yè)的顏料分散不足，從而大大增加了著色成本。

為提高顏料的分散性和顏色穩(wěn)定性，對顏料進(jìn)行再加工具有悠久歷史。2004年，CIBA汽巴公司發(fā)布了一項關(guān)于有機(jī)顏料預(yù)制劑的專利，為后續(xù)探索者開辟了新天地。生產(chǎn)商使用特定的有機(jī)顏料衍生物，將其與合適的分散劑混合，在水介質(zhì)中進(jìn)行研磨，隨后將研磨后的材料擠壓干燥，獲得粉末狀顏料預(yù)制劑。Sun chemical公司也采用水?dāng)D壓相轉(zhuǎn)移法，利用低分子量聚合物作為載體推出了預(yù)分散顏料產(chǎn)品。其原理是將聚合物和顏料濾餅放入捏合機(jī)中，通過加熱、攪拌和捏合，使顏料被聚合物吸附。得到的物料在高溫下真空處理以去除水分，冷卻后粉碎成顆粒狀的顏料預(yù)制劑。

然而，由于污染嚴(yán)重、產(chǎn)量小、成本高等原因，這種處理方法尚未在市場上得到廣泛應(yīng)用。隨后，以PP蠟和PE蠟為載體的顏料預(yù)制劑出現(xiàn)在色母粒行業(yè)中。其原理是通過樹脂熔體傳遞剪切應(yīng)力，使分散劑包覆顏料顆粒以實現(xiàn)分散。這類產(chǎn)品中的顏料質(zhì)量占比約為50%，與上述公司產(chǎn)品相似。

著色方法的異同比較

常見的色母粒制備方法包括使用顏料色粉、高濃度單色母粒以及預(yù)分散顏料。由于物理特性的不同，這三者各有優(yōu)劣。下表比較了三者在多個方面的差異。

綜上所述，顏料色粉著色成本最低，但粉塵污染嚴(yán)重，難以滿足當(dāng)前國家對環(huán)保和生產(chǎn)安全的要求。色母粒生產(chǎn)商需要支付更多的環(huán)保成本，以創(chuàng)造綠色合規(guī)的生產(chǎn)環(huán)境。此外，粉狀顏料難以計量，這對大規(guī)模全自動生產(chǎn)構(gòu)成挑戰(zhàn)。許多顏料產(chǎn)品由于其特性難以分散，而許多色母粒生產(chǎn)廠家對顏料分散工藝知之甚少，過多地在原料質(zhì)量控制上投入時間和精力。否則，在使用中可能出現(xiàn)低產(chǎn)量問題，尤其是用于紡絲纖維應(yīng)用時，如尼龍紡絲、聚丙烯和滌綸長纖維等，顏料和色粉的分散往往難以滿足要求。

色母粒具有良好的分散性和較高的顏色穩(wěn)定性，但其成本高于顏料色粉。實際上，色母粒的分散性在很大程度上仍取決于顏料自身的分散性。如果顏料的分散性不好，即使反復(fù)擠出造粒也無濟(jì)于事。使用單色母粒制備色母粒的限制在于其載體限制以及可能對產(chǎn)品物理性能產(chǎn)生的影響。

預(yù)分散顏料兼具顏料色粉和單色母粒的特點，其分散性大大提高，且可以實現(xiàn)低粉塵甚至無粉塵。然而，市場上常見的預(yù)分散物料中添加劑比例較高（40-50%），仍可能損害下游產(chǎn)品的物理性能。目前，市場上已出現(xiàn)高顏料含量的預(yù)分散顏料，其中預(yù)分散顏料的有效質(zhì)量比達(dá)到70%以上，添加劑比例降至30%以下，能夠大大減少對產(chǎn)品性能的影響。

在使用方法上，使用顏料色粉制備色母粒的常見方式是使用高速混合機(jī)混合原料。配方的制定、原料的選擇以及高速混合設(shè)備的配置對最終產(chǎn)品的質(zhì)量有顯著影響。與國內(nèi)色母粒生產(chǎn)商使用加熱的高速混合設(shè)備不同，許多國外色母粒生產(chǎn)商采用加熱高速混合和冷卻低速混合的組合混合設(shè)備。原料經(jīng)過預(yù)混后，分散成完全包覆的無塵小顆粒。在使用單色母粒和預(yù)分散顏料時，可省去上述預(yù)混過程，并以普通攪拌或一次和二次進(jìn)料的形式制備色母粒產(chǎn)品，或可配備自動進(jìn)料和自動計量系統(tǒng)。這將大大降低生產(chǎn)成本，減少污染，同時提高生產(chǎn)效率。