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塑料中應用的鋁顏料和特殊效果顏料

作者：精顏化工日期： 2022-09-14 點擊量：文字大小：大中小

特殊效果顏料和鋁顏料

在塑料中添加特殊效果顏料使配方設計師能夠：

喚起品質、耐用性、奢華或傳統(tǒng)
賦予產品情感維度
加強品牌和差異化
為材料提供精致、花哨或吸引人的外觀

鋁顏料

鋁顏料用于許多類型的聚合物以賦予美學和功能價值，有數(shù)量驚人的不同鋁顏料等級，每種等級都提供獨特的視覺外觀或功能屬性。

鋁顏料還可以賦予塑料出色的功能性能，并為您的產品提供附加價值。

干粉形式的鋁顏料有灰塵，很容易在空氣中傳播，一團鋁顏料顆粒懸浮在空氣中，一旦接觸到任何引燃源，就會發(fā)生爆炸。干粉狀鋁顏料也常聚集在通風系統(tǒng)的管道系統(tǒng)中，從而導致額外的安全問題。為了最大限度地減少鋁顏料的粉塵和爆炸可能性，它們通常以顏料粘合劑或載體將單個顏料薄片保持在一起的形式提供。

對于塑料中的使用，鋁顏料最常以增塑劑潤濕的粉末或顆粒形式提供，其中薄片與固體樹脂結合在一起。

顏料形式、載體選項和表面處理

典型的鋁顏料薄片不僅僅是一塊微小的鋁金屬。盡管顏料薄片的芯是鋁金屬，但這個核心被一層極薄的氧化層包圍，氧化層本身又被一層研磨潤滑劑包圍。

這種氧化物和潤滑劑的雙重護套決定了鋁顏料在特定應用中的表現(xiàn)方式，下圖說明了鋁金屬芯和周圍氧化物和潤滑劑層的排列。

鋁金屬芯和周圍氧化物和潤滑劑層的排列示意圖

為了在塑料中使用，研磨溶劑需要用與聚合物化學和聚合物隨后將經受的加工應用相容的介質或載體代替。通常，研磨溶劑被液體增塑劑（例如礦物油或鄰苯二甲酸酯）或固體樹脂代替。

顏料顆粒與聚合物基體之間的結合，有機和無機表面處理均可。如果保持物理性能很重要，那么必須小心選擇與基體聚合物兼容的表面處理，因為通常用鋁著色的許多類型的塑料之間的化學差異。

幾何形狀對效果的影響

下面將討論有助于區(qū)分一種鋁材與下一種鋁材的特性。

中值粒徑——中值粒徑通常以微米為單位測量，是鋁顏料平均橫截面長度的指標。粒度值通常表示為D(50%)，表示分布中50%的薄片較大和50%較小時的尺寸。一般來說，較大粒徑的等級比具有較小粒徑的等級光澤更亮、更具反射性并且更閃耀。

縱橫比——通過將橫截面厚度(T)除以橫截面長度(D)來確定縱橫比，100到超過1000的縱橫比是大多數(shù)研磨鋁顏料的典型值。具有較高縱橫比值的鋁顏料等級通常具有更大的表面積，因此具有更好的覆蓋或遮蓋力。單個鋁顏料等級的實際遮蓋力也很大程度上受其粒度分布的影響。

粒度分布——粒度分布范圍是衡量任何特定等級的最大和最小薄片尺寸之間的差異，粒度分布是任何單一等級的特征，但從一個等級到另一個等級差別很大。一般來說，分布范圍廣的鋁顏料具有更高的遮蓋力和覆蓋度，但與彩色顏料結合使用時不會產生干凈的顏色。另一方面，具有窄分布范圍的鋁顏料等級在與透明顏料或染料一起使用時能夠產生更清潔的顏色，但需要更高的負載水平來建立不透明度。

3D形狀對效果的影響

鋁顏料的幾何形狀或三維形狀將影響其能夠產生的美學效果，共有三種基本幾何形狀 - 玉米片、透鏡狀和球形，其中，玉米片和透鏡狀是最常見的。

玉米片——顧名思義，具有玉米片幾何形狀的顏料形狀類似于玉米片。外圍邊緣相當參差不齊，平面表面不平坦且粗糙，具有玉米片幾何形狀的顏料的粗糙邊緣和表面在反射光時會散射光，這會產生漫反射，從而降低鏡面反射和金屬行進。下面的顯微照片是典型的玉米片顏料等級。

玉米片幾何形狀的鋁顏料

透鏡狀——第二種常見的層狀幾何形狀是透鏡狀或有時稱為圓形薄片幾何形狀，具有這種形狀的薄片往往具有光滑的圓形周邊邊緣和光滑平整的表面。當正確定向時，具有這種幾何形狀的鋁顏料在入射光的角度反射更多的光，并提高鏡面反射率和金屬移動。下面的顯微照片顯示了這種幾何形狀的典型顏料。

具有透鏡幾何形狀的鋁顏料

球形——第三種顏料幾何形狀是球形的，與兩種層狀幾何形狀中的任何一種相比，球形顏料都不太常見，它提供了不同類型的美學外觀，由于它們的表面積較小，這些顏料提供的不透明度要低得多，從具有球形形狀的鋁顏料的拋光表面反射的光產生精確的閃光效果，低不透明度和精確閃光的結合產生了閃爍的反射率，使透明聚合物具有深度外觀。

具有球形幾何形狀的鋁顏料

另外一個好處是，如果配制得當，球形顏料可以幫助減少注塑制品中流線的出現(xiàn)，這是可能的，因為與層狀顏料相比，從球形顏料反射的光的亮度對視角的依賴性要小得多。

鋁顏料的金屬效應

鋁顏料用于多種類型的聚合物以賦予美學價值。有數(shù)量驚人的不同鋁顏料等級，每一種都具有獨特的視覺外觀。外觀主要分為5種主要效果，如下所列和討論。

閃光效果——閃光效果是帶有粗粒閃光的明亮金屬外觀。外觀與使用50X50微米至400X400微米范圍內的切碎鋁箔顏料時獲得的外觀非常相似，閃光效果通常用于通過使用足夠低濃度的金屬顏料來增強物體的三維外觀，以保持一些聚合物透明度。通過使用透明顏料或染料添加顏色，可以使閃光效果更加吸引人。

高閃光效果——高閃光效果是通過在聚合物中使用鋁顏料獲得的傳統(tǒng)金屬效果，它的特點是強烈的金屬光澤，通常有明顯的顆粒，各種金屬顏料濃度與透明或不透明的彩色顏料結合使用，可產生以獨特金屬光澤和閃光為特征的廣泛效果。

金屬光效果——這是一種柔和的漫反射半透明金屬外觀，類似于使用珠光顏料獲得的效果，這種效果或金屬光澤外觀只有在使用適當?shù)匿X顏料以非常低的負載水平與透明著色劑結合使用時才會出現(xiàn)。

精確閃光效果——精確閃光效果是獨一無二的，因為用于生產它的鋁顏料的球形和拋光表面。這種效果被視為一系列閃爍的精確光反射。這種效果可以通過產生來自聚合物表面下方的閃閃發(fā)光的反射，為透明聚合物賦予“深度”。當與透明著色劑一起使用并在強光下觀察時，這種效果非常顯著。作為一個額外的好處，精確閃光效果可以幫助減少注塑件中流線的出現(xiàn)。

液態(tài)金屬效果——液態(tài)金屬美感是一種明亮的金屬效果，可產生純金屬的外觀，例如拉絲鋁或拋光鋼，它的特點是光滑的液態(tài)金屬光澤和受控顆?；驘o顆粒，液態(tài)金屬外觀也可以產生陽極氧化鋁的外觀，用于產生液態(tài)金屬效果的鋁顏料使聚合物具有由固態(tài)金屬制成的外觀。

功能性能

雖然最常用于美學效果，但鋁顏料也因其物理屬性而增加價值。這些屬性可以以多種方式改善聚合物的功能特性。鋁顏料為聚合物增加功能價值的能力是由于母體金屬的性質和顏料顆粒的三維特性，這些特性包括：金屬光澤、反射率、不透明度、表面化學、顆粒幾何形狀、平均粒徑和粒徑分布。

下面根據(jù)鋁顏料的功能屬性討論一些普遍認可的和其他鮮為人知的應用。

光反射

由于鋁金屬反射光的天然能力和鋁顏料顆粒的層狀形狀，鋁顏料通常用于賦予吹膜反射性能，鋁色吹膜通常用于農業(yè)應用，以將陽光反射回植物，從而提高作物產量。

由鋁顏料反射的光產生的金屬光澤也可用于聚合物應用中，以取代塊狀金屬，在這些應用中，聚合物呈現(xiàn)出由固體金屬制成的外觀，同時表現(xiàn)出聚合物本身的結構特性，該應用的價值包括減輕重量和無需加工即可生產復雜形狀零件的能力。

不透明度

由于鋁顏料反射但不透射光，因此它們通常用于賦予聚合物不透明性，典型的鋁顏料具有使其表面積最大化的層狀幾何形狀，由于鋁金屬的不透明性質和層狀顏料顆粒的高表面積，鋁顏料能夠在低濃度水平下建立高不透明性，遮光窗簾通常是通過在窗簾的可見外層之間層壓薄的不透明鋁顏料薄膜制成的。

低負載量的鋁色膜賦予的不透明性也用于垃圾袋和購物袋，在這些應用中，鋁顏料的反射和遮光能力的結合是顯而易見的。用鋁顏料吹膜制成的袋子可以隱藏內容物，同時由于鋁顏料的金屬光澤而提供強度的外觀。不透明性和金屬光澤的結合也用于吹塑應用，用于消費品容器，在此應用中，容器不僅可以隱藏內容物，還可以防止有害的紫外線輻射。

氣體和蒸汽屏障

鋁顏料可以提高聚合物對氣體和蒸汽傳輸?shù)牡挚沽?，這是通過鋁金屬的不滲透性和鋁顏料典型的層狀形狀來實現(xiàn)的，在大多數(shù)加工應用中，具有相當寬的粒度分布范圍的鋁顏料片將以重疊方式定向，這種配置阻止了通過聚合物的任何直接路徑，氣體或蒸氣分子必須采取曲折且大大延長的路徑才能穿透聚合物。

涂有層狀鋁片的薄壁容器將提供比厚得多的壁容器的氣體和蒸汽保護，應該注意的是，為了提供有效的阻隔保護，鋁顏料片必須在加工過程中與聚合物基體結合，這可以通過使用經過適當表面處理的鋁顏料來實現(xiàn)。

導熱系數(shù)

在某些應用中，需要生產具有金屬熱性能的聚合物物體，與大多數(shù)聚合物相比，鋁具有更大的導熱系數(shù)、更低的熱發(fā)射率和不同的熱膨脹特性。

通過用具有高縱橫比的鋁顏料對聚合物進行著色，聚合物將開始呈現(xiàn)鋁金屬的熱性能，負載量為40%（重量）的高縱橫比鋁顏料的聚合物已顯示出純金屬的80%至95%的傳熱率，這在制造用于烹飪應用的加熱盤等聚合物基器具時很重要。