橡胶浅色制品颜料的选择和搭配
发布时间：2016-11-23 10:55:12 人浏览
来源： 橡胶技术网
橡胶制品制成黑色、灰色或白色者占大多数，这些均为消色差颜色。这类制品的原材料选择相对比较简单。
具体而言，炭黑是黑色橡胶制品的主要着色剂。钛白粉则是白色制品的主要白化剂。氧化锌、重晶石和黑色二氧化铁则可用来与其它颜色掺混，形成特别的色调。
加入着色剂对橡胶制品的作用：
1、提高商品价值的美化作用：我们生活在多姿多采的个性化现代社会，愈来愈追求美的享受，对橡胶制品也是一样。尤其是生活用品，如橡胶硫化鞋，食品用器具，玩具。橡胶手套，气球，各式橡胶配件，都要从工业设计的角度，以第一印象产品外观的色彩，去提升商品价值，去制造给人以美的艺术感的产品。
2、分类标识和警示作用：橡胶制品，特别是安装在设备内部重要的位置，如密封件配件，防尘罩，膜片，O形圈等，以及复合胶管层，特殊专用胶垫，需要以不同颜色标识，便于区别和维修。一些外裹橡胶材质的电缆电线，用符合孟塞尔色标十色谱进行着色标识，给专业配线和检修提供警示。
3、改善橡胶制品的耐光性和耐候性：橡胶制品需要有一定的使用寿命，才能体现价值。特别是在户外工况下，要经受光照，雨水，及大气中的酸碱污染微粒考验。如在配方设计中考虑在胶料中加入某些耐光和耐候性配合剂。如着色剂炭黑，就可以收到高效，价廉的光屏蔽作用。迄今，还没有那一种紫外光吸收剂，具有着色剂炭黑那样强的光稳效果。
4、增强橡胶的导电性能。众所周知，非极性橡胶导电性很差，可以说绝缘性是它的特点，即使是极性橡胶，其导电性能也不能满足不同导电需求，而加入兼具导电功能的着色剂炭黑如乙炔炭黑，就能弥补橡胶导电性能的不足。
5、某些着色剂的耐热功能。有些无机着色剂加入橡胶中，还兼具增强产品耐热功能，如氧化铁红粉，金红石型钛白粉，氧化铬颜料，镉红，镉橙，等常用作为耐热配合剂，加入胶料中。
着色剂的选择
着色剂的选择不仅取决于上述加工要求，更重要的是取决于制品的最终用途。使用时必须考虑到如下一些特性：耐褪色性（因日光、热量或风雨侵蚀引起）耐渗色性，对基本胶料老化特性有害（避免使用含有铜或锰的着色剂）。
此外，还要核算成本，精心挑选最经济的着色剂来满足彩色橡胶制品的生产需要。
可供选用的着色剂有两组：无机着色剂和有机着色剂。
一、无机着色剂
通常情况下使用的无机着色剂有氧化铁、铅着色剂（如铬黄）、群青、氧化铬和镉着色剂。
氧化铁可以是红色、黄色、棕色或褐色的。所有的这些色调都比较暗淡，全部以相当细的高密度粉末状供货。建议采用合成的氧化铁着色剂。在选用氧化铁时必须特别小心，因为有些氧化铁中含有杂质（比如铜），会造成橡胶制品在老化时发生降解。
群青着色剂能够提供从绿色调到泛红的蓝色等色调。这类着色剂具有优异的热稳定性和光稳定性，可是其耐酸性能不好，这就限制了它们在户外的许多应用和任何有可能触及果汁等酸性物质的室内用途。群青在橡胶中的最大用途是用于白色胶料，如洗涤衬衣时要用靛青一样。使用群青可获得饱和、鲜艳的颜色。
氧化铬绿可提供蓝绿色调，这种颜色具有优异的耐热性、耐光性，相对密度也很高。
铅着色剂包括色调范围颇宽的铬黄着色剂和钼橙着色剂。使用这些着色剂可获得具有良好的耐热性、耐光性的艳色，但它们是含铅化合物，其粉尘能够发光和燃烧。在硫磺硫化胶料中，任何水分都可能引起硫化铅斑点。目前，这些着色剂在多数场合已被有机着色剂所替代。
镉着色剂仅被用于要求不褪色的特殊场合。这种着色剂通常以基本型添加以改善其分散和加工。它相对密度高、价格昂贵。镉还是重金属，橡胶胶料要尽量注意避免使用。
所有无机着色剂的着色剂都较弱，其正常的用量为胶料总质量的2%～5%。无机着色剂一般比有机色剂更容易分散，其粒子尺寸更大，相对密度也高得多，因此较少粉尘飞扬。但这只是相对于有机着色剂来说，事实上，所有的着色剂粉尘飞扬均很严重，生产过程中必须采取预防措施。
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3.84～4.3。熔点1560～1580℃。折射率2.55～2.70平均粒径0.3～0.5μm。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0.3～0.5μm。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0.2～0.8μm。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1.5～5.3。折射率2.5。平均粒径0.3～2μm。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。
5．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5.1～5.2，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0.01～0.05μm，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PH值3～5。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。
6．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5.6～6.0，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6～8，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。
7．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。
8．三氧化二铬
分子式Cr2O3。
性质 无定形蓝绿色粉末，无毒，相对密度4.26～5.21。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。
9．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。
性质 蓝色粉末，折射率1.50～1.54。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6～8，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型≤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。
二、有机着色剂
出于美观方面的考虑，为了获得色彩艳丽的橡胶制品，需使用无机着色剂无法提供的具有鲜艳色泽的有机着色剂。正是由于这一原因，导致了有机着色剂在橡胶配合工艺中的大量应用。虽然大部分有机着色剂无法像无机着色剂那样提供良好的耐热性、耐光性和耐渗色性能，但它们的确可以产生相当诱人的外观。
有机着色剂的单价比无机着色剂高得多，不过，它们的使用效果也好得多，但一般来说，有机着色剂的使用成本还是比无机着色剂高。
着色剂种类及名称对照表
注：热稳定性是指常压下硫化的数值，连续硫化或非常短的硫化循环通常允许更高的温度；光稳定性用褪色试验机测试，在一般的橡胶应用中，级别为1～2的着色剂往往令人满意，在某些特别的应用场合才选择级别为3的着色剂。
1、有机红着色剂
红色可能是最受欢迎的颜色，但由于有机红着色剂的化学性质，它也可能是最让人讨厌的颜色。用于彩色橡胶制品的有机红着色剂有8大类（见表1），它们分别是：永固红2B；吡唑啉酮红；硫化红；喹丫酮红；萘酚红；立索尔宝红；色淀红Ｃ；立索尔红。
用途最广的永固红2B包括钡红盐和钙红盐。钡盐提供橙色调红，钙盐提供微蓝色调红。两者混合可以产生多种色调。这些颜色浓烈而鲜艳，相对较易渗色。它们具有适宜的热稳定性和光稳定性，不过，硫化温度一旦超过175℃它们就会开始褪色。
吡唑啉酮红提供的色调介于钡盐与钙红盐两种永固红2B之间。吡唑啉酮红色调因具体的种类而各异，但彼此之间的差异不是特别大。吡唑啉酮红的颜色是鲜艳、明快、透明的，是纯粹的有机着色剂，而不是盐。吡唑啉酮红具有优异的耐皂质渗色性，其热稳定性、光稳定性大致相当于永固红2B。吡唑啉酮红是获准用于接触食物的橡胶制品的有机着色剂。它的使用成本高于永固红2B，但是其特殊的色调、良好的耐渗色性及其在医疗方面的应用又使人们离不开它。
硫代红是技术上无可挑剔但价格昂贵的着色剂。它仅仅用于不常见的色调，而且经常掺和起来使用。
喹丫酮红具有卓越的技术性能，但其价格相对较贵。这种着色剂获准用于食物接触的橡胶制品。
萘酚红不同的盐可以提供从橙红到蓝红的多种色调。与永固红2B相比其价格较贵，所以只在对耐皂质渗色性有突出的要求时才使用。
立索尔宝红、色淀红C和立索尔红则是价格较低的着色剂，过去一直大量使用。不过，它们的技术性能比较差，随着对橡胶制品质量和使用期限的日益重视，这类着色剂用得越来越少。
橡胶色母料通常是挤出、模压和压延彩色橡胶制品生产商的首选。这种色母料一般是以大约50%的着色剂含量且高分子量粘合剂的形式制备的。其用量一般为胶料总量的1%～3%。吡唑啉酮红和永固红2B较难分散，因此，对于这两种着色剂大力推荐采用橡胶色母料。
2、有机橙着色剂
常用的有机橙着色剂分为两大类，即邻联茴香胺橙和二芳基橙。邻联茴香胺橙提供的是纯净而有点偏红的橙色调，而二芳基橙的色调则更黄一些。这两种着色剂的不褪色性能均相当好，而二芳基橙具有更好的耐光性能。这两种产品都比前面提到的有机红着色剂更容易分散，但是仍然推荐使用橡胶色母料。其色母料的浓度和使用量与红色橡胶色母料相同。
3、二芳基黄
二芳基黄着色剂可提供鲜艳、纯净的黄色调。这样的着色剂共有4大类，其区别在于对分子的取代程度不同。这些种类分别被命名为AAA、AAOT、AAMX和AAOA（如表1所示），它们是按不褪色性从最差到最好的顺序依次排列的。这些着色剂被认为是最容易分散的着色剂。不过，广泛使用的还是橡胶色母料，这些色母料的特性与前述颜色相同。
4、酞青蓝
这是蓝色橡胶制品用的主要着色剂，它有各种各样的色调，以红色调者在橡胶中的用途最广。这类颜色的热稳定性最差，因此，使用酞青蓝时必须考虑硫化温度。非结晶型酞青蓝的红色调较少，但是热稳定性却要好得多。绿色调的酞青蓝与其它种类相比，其强度相当弱，而热稳定性则好得多，价格也更昂贵。酞青蓝着色剂很难分散，应以橡胶色母料或色膏的形式使用。这种橡胶色母料的性能与其它颜色的橡胶色母料类似。
5、酞青绿
这种着色剂也有几种色调，从微黄绿色到微蓝绿色，它是绿色橡胶制品用的最多的一种着色剂。很多绿色橡胶制品是把黄色、蓝色及这种绿色掺合起来进行生产的。酞青绿的各种色调均有优异的技术性能，并且全都很难分散。对于这种着色剂再次推荐使用橡胶色母料，该色母料的特性与其它颜色的橡胶色母料类似。
颜色的搭配
以上是有关橡胶胶料及其所选用的着色剂的基本信息。然而，很少有橡胶制品是用一种着色剂（无机的或有机的）生产的。在正常情况下，橡胶制品的最终颜色是由某些特殊的颜色搭配起来形成的，因而，颜色搭配是成功地生产彩色橡胶制品的基本要求。再者，由于任何一种彩色制品均与流行时尚有关，人们对新颖色彩的要求日益提高。
要让一种橡胶制品跟另一种橡胶制品颜色搭配确实是一件困难的事情
橡胶着色、拼色原理：
从橡胶制品配色的光学现象可知，颜色可以互相混合产生不同於原来颜色的新颜色，这种混合可以是颜色色光的混合（色光相加混合），也可以是颜色色料的混合（色料相减混合）。另外颜料大多不是单纯的一个色调，往往带有一定的色光，给拼色时带来一定困难，现就拼色的一些基本原理述如下。
颜色色料的混合—色料相减混合
人眼对红、绿、蓝最为敏感，大多数颜色可通过这三种颜色按照不同的比例合成产生。
颜色色料的混和为相减混合，一般仅用红、黄、蓝三种颜色色料来混合。所谓红色是透过红色波长，吸收中间绿色及附近的颜色波长。当黄、蓝混合时，黄色颜料吸收短的波段，蓝色颜料吸收长的波段，只剩下中间绿色波段透过，则人们感受为绿色。同样，红、黄混合时剩下560nm以上的波段透过，即为橙色。同理，红、蓝混合在一起，成为紫色。因为各种颜料对射入的光线总从原来色光中减去一些色光，所以这种混合称为相减混合。
颜色色光的混合—相加混合
补色定律：若两个颜色相混合产生白色或灰色，则两个颜色为互补色。两个互补色以适当比例混合，产生白色或灰色。若按其他比例混合，便产生近似比重大的颜色成份的非饱和色。
中间定律：若任何两个非补色相混合，便产生中间色，其色调决定於两个颜色的相对数量，而接近比例大的颜色。中间色的饱和度决定於两者在色调顺序上的距离，两者距离越近，饱和度越高，反之饱和度越低。
代替律：相似色混合後仍相似，感觉上相似的颜色可以互相代替。
几个拼色问题
我们必须注意颜料在拼色时，除了在原色的拼合外，也还产生色光的拼合，这是因为每种颜料不止一个吸收率。例如，典型的孔雀绿在乙醇的吸收光谱中，它的两个吸收带是在可见光的红光区和紫外区。拼色的几个问题简述如下。
消光原理
当要改变某些色光或白、黑色制品要求雪白或乌黑时，就要利用补色原理来改变色光或消除某些黄光。例如黄光蓝色加以微量紫色就变成红光的蓝，这是因为紫色是由红、蓝光组成，蓝光可以减去黄光，这样就增强了红光，变为红光蓝。红光蓝加入少量绿，可以变成黄光的蓝。
色调
色调是用以区分各种颜色的基础，因颜料本身缺少纯色源，为了求得一种色调，往往需要用不同颜色来拼色成为纯正色调。橡胶材料色时，就是常常采取一种颜料为主要色料，再拼合少量其他色来使色调纯正。
颜色深、浅控制
橡胶材料色时，常常采取一种颜料为主要色料，再拼合少量其他色来使色调纯正。
橡胶材料的色深、浅控制，通常认为要使颜色变深就加黑，颜色变浅就加白色，这样呈现色调变灰，明亮度和饱和度也受了影响，拼出的色彩不鲜艳。
颜色的深浅程度，主要是由色料吸收率所决定，也是原色光在三原色的光的总强度中所占比例的一种重度。例如主要的原色光全部是红光而没有绿光和蓝光时，则看到的非常饱和的红色，也就是较纯的红色。
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