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颜料专家:无机颜料基本知识讲座

发表人:admin发表时间:2015-01-13

1  颜料与无机颜料的概念
1.1 颜料
    颜料是指能使物体染上颜色的物质。颜料常分成无机颜料和有机颜料。
    颜料也有可溶性与不可溶性区别,可溶性颜料也叫染料,可以用溶液直接印染织物等;不溶性颜料要磨细加入介质中,如树脂、油、水等,然後涂布到需要染色的物体表面形成覆盖层或分散入需要着色的材料。
    无机颜料一般是矿物性物质,人类很早就知道使用无机颜料,利用有色的土和矿石,在岩壁上作画和涂抹身体。有机颜料一般取自植物和海洋动物,如茜蓝、藤黄和古罗马从贝类中提炼的紫色。
    现代有许多通过人工合成的化学物质作成的颜料,可以满足人类对需要详细划分色相时的各种应用。
1.2 无机颜料
    无机颜料是指其主要成分为无机物的颜料。几乎所有的无机颜料是化合物,且常常是复杂的混合物,在其中金属成分是分子中的重要组成部份。
  无机颜料包括各种金属氧化物(涵盖环保型彩色混相无机颜料)、铬酸盐、碳酸盐、硫酸盐和硫化物(包括镉红与 镉黄类别的 镉系颜料)等,如铝粉、铜粉、碳黑、锌白和钛白等都属于无机颜料范畴。
  无机颜料又有天然无机颜料与合成无机颜料之分。天然产无机颜料,完全来自矿物资源,如天然产朱砂、红土、雄黄等。合成无机颜料则是通过化学反应合成的无机颜料,如钛白、铬黄、铁蓝、镉红镉黄、立德粉、炭黑、氧化铁红、氧化铁黄等。

2  颜料的性能分类及性状
    颜料按性能可以分为高性能颜料, 传统颜料, 效果颜料。效果颜料包括金属颜料、铝粉铜粉、珠光粉、荧光颜料、夜光颜料。

    无机颜料的耐光性、耐化学品性、耐候性等比一般有机颜料要好 , 但色泽不如有机颜料鲜明, 着色力相对较低。如氧化铁红、氧化铁黄。
    有机颜料分为传统有机颜料 ( 或称经典有机颜料 ) 和现代高级有机颜料。通常将酞菁颜料以前的品种统称为传统有机颜料,如偶氮颜料。其后出现的高性能颜料称为现代高级有机颜料,如酞菁颜料、缩合型偶氮颜料、喹丫啶酮颜料。前者结构简单 , 分子量较低 , 耐光、耐候性差 , 价格相对便宜 , 一般只能户内使用, 而个别品种在特殊情况下也可户外使用。后者由于分子量较大 , 结构复杂 , 具有非常好的耐光性、耐候性、耐迁移性 , 其耐久性也可以和铁系颜料相媲美,色泽鲜艳,但价格较高。


3  主要商品颜料

    无机颜料包括:钛白粉颜料、立德粉、氧化铁颜料、铬系颜料、镉系颜料金属氧化物混相颜料等。

    有机颜料主要包括:偶氮颜料、酞菁类颜料及高性能有机颜料等。

    无机颜料是颜料的主要品类,其产量占中国颜料总产量的88%。


4  无机颜料的主要品种与用途
        无机颜料是涂料、油墨、橡胶、塑料、陶瓷、玻璃、搪瓷、建材、造纸等行业的必不可少的着色剂 , 在发展国民经济 , 提高人民生活水平 , 美化环境等方面起着重要作用。

4.1钛白粉
    钛白粉(二氧化钛)化学性质稳定,在一般情况下与大部分物质不发生反应,是重要的白色颜料和瓷器釉料,与其他白色颜料比较有优越的白度、着色力、遮盖力、耐候性、耐热性、和化学稳定性,特别是没有毒性。

    钛白粉广泛用于涂料、塑料、橡胶、油墨、纸张、化纤、陶瓷、日化、医药、食品等行业。

    涂料行业是钛白粉的最大用户,特别是金红石型钛白粉,大部分被涂料工业所消耗。用钛白粉制造的涂料,色彩鲜艳,遮盖力高,着色力强,用量省,品种多,对介质的稳定性可起到保护作用,并能增强漆膜的机械强度和附着力,防止裂纹,防止紫外线和水分透过,延长漆膜寿命。

    塑料行业是第二大用户,在塑料中加入钛白粉,可以提高塑料制品的耐热性、耐光性、耐候性,使塑料

制品的物理化学性能得到改善,增强制品的机械强度,延长使用寿命。造纸行业是钛白粉第三大用户,作为纸张填料,主要用在高级纸张和薄型纸张中。在纸张中加入钛白粉,可使纸张具有较好的白度,光泽好,强度高,薄而光滑,印刷时不穿透,质量轻。

    钛白粉还是高级油墨中不可缺少的白色颜料。含有钛白粉的油墨耐久不变色,表面润湿性好,易于分散。油墨行业所用的钛白粉有金红石型,也有锐钛型。

    纺织和化学纤维行业是钛白粉的另一个重要应用领域。化纤用钛白粉主要作为消光剂。由于锐钛型比金红型软,一般使用锐钛型。化纤用钛白粉一般不需表面处理,但某些特殊品种为了降低二氧化钛的光化学作用,避免纤维在二氧化钛光催化的作用下降解,需进行表面处理。钛白粉在橡胶行业中既作为着色剂,又具有补强、防老化、填充作用。在白色和彩色橡胶制品中加入钛白粉,在日光照射下,耐日晒,不开裂、不变色,伸展率大及耐酸碱。橡胶用钛白粉,主要用于汽车轮胎以及胶鞋、橡胶地板、手套、运动器材等,一般以锐钛型为主。

    钛白粉在化妆品中应用也日趋广泛。由于钛白粉无毒,远比铅白优越,各种香粉几乎都用钛白粉来代替铅白和锌白。香粉中只须加入5%-8%的钛白粉就可以得到永久白色,使香料更滑腻,有附着力、吸收力和遮盖力。在水粉和冷霜中钛白粉可减弱油腻及透明的感觉。其他各种香料、防晒霜、皂片、白色香皂和牙膏中也可用钛白粉。用钛白粉制得的瓷釉透明度强,具有质量小、抗冲击力强、机械性能好、色彩鲜艳、不易污染等特点。食品和医药用钛白粉为纯度很高、重金属含量低、遮盖力强的钛白粉。

4.2 立德粉
立德粉又称为锌钡白,为无毒白色粉末,不溶于水,与酸作用分解放出硫化氢,与硫化氢和咸不起作用。它耐热性良好,可改善耐候性,防藻,降低成本以及其具有优异的遮蔽力的白度。主要应用于油漆、涂料、热塑性塑料、热固性塑料和纸张。

4.3氧化铁颜料
    在各类无机颜料中,氧化铁颜料的产销量仅次于钛白粉,是第二个量大面大的无机颜料,属第一大彩色无机颜料。氧化铁颜料颜色多,色谱较广,遮盖力较高,主色有红、黄、黑三种,通过调配还可以得到橙、棕、绿等系列色谱的复合颜料,具体品种主要有以下几种:氧化铁红,氧化铁黄,氧化铁黑,氧化铁蓝,氧化铁绿,氧化铁棕等。氧化铁颜料有很好的耐光、耐候、耐碱及耐溶剂性,还具有无毒性等特点,广泛应用于建筑材料、涂料、油墨、塑料、陶瓷、造纸、磁性记录材料等行业中。




4.4 铬系颜料
    铬系颜料属无机颜料 , 主要成分为铬酸盐 , 有铅铬黄、钼铬红、防锈颜料三大系列二十多个品种 , 广泛应用于油漆 ( 涂料 ), 塑料, 橡胶 , 油墨工业。具有着色力高、稳定性好、耐光性、耐化学品性好等特点。由于该产品具有一定毒性 , 因此仅限于工业用, 不能用于食品、玩具等行业。




4.5镉系颜料
    镉系颜料是一种以硫化镉为主要组分的无机颜料,其色谱很宽广,从浅黄至桔红、红,直到紫酱色,只要有镉黄镉橙镉红
    镉系颜料色泽鲜艳,具有耐光、耐晒;耐候性优良;耐高温;遮盖力强;着色力强;不迁移、不渗色等特点,广泛应用于塑料、涂料、色母料、橡胶、皮革、美术颜料、凹版印刷油墨、高档烤漆、搪瓷、陶瓷、玻璃、彩色砂石等建筑材料和电子工业等行业。在聚合物着色方面,它几乎可用于所有树脂和塑料。 
    镉系颜料属于非环保无机颜料




4.6金属氧化物混相颜料环保型彩色混相无机颜料
    金属氧化物混相颜料环保型彩色混相无机颜料是由多种金属氧化物经高温固相反应而生成的具有环保无毒的高性能无机颜料。在国外称MMO颜料(Mixed Metal Oxide Pigment)或CICP(Complex Inorganic Color Pigment)
    环保型彩色混相无机颜料中,通过紧密结合在主晶格里的金属失去了它们的化学、物理和生理学上的特性。所有环保型彩色混相无机颜料完全不溶,呈化学惰性,具有非常优异的耐高温、耐光牢度和耐候等性能,且不透明。
    环保型彩色混相无机颜料与大部分塑料与树脂具有良好的相容性,在几乎所有的有机和无机溶剂中不渗色、不迁移,其耐光性、耐候性、耐高温性、耐酸耐碱性均达到最高级,即使在用白色颜料冲淡时也对光,热,气候和化学品也同样具有优良牢度。因而其特别适用于对耐光性、耐候性、耐温性等要求高的涂料及工程塑料等制品。
    广泛应用于工程塑料、色母粒、高性能工业涂料、粉末涂料、卷钢涂料、户外塑料件、交通标识涂料、 耐高温涂料 、汽车油漆 、 伪装涂料、 建筑涂料、 航空涂料等。因为属于无毒颜料,环保型彩色混相无机颜料非常适用于对环保要求高的场合如:食品包装容器、塑料餐具、塑料玩具、绘画涂料等。

    其主要用途还包括:户外塑料件、色母粒、粉末涂料、卷钢涂料、汽车涂料、伪装涂料、航空涂料、高

性能工业涂料、超耐久性户外建筑涂料、印刷油墨、铬黄与钼铬红替代品等等。



5  颜料工业的历史
    无机颜料的生产有悠久的历史,公元前2000-3000年发明了铅白的生产方法,公元一世纪开始了红丹和黄丹的生产。1704年,普鲁士人Diesbach发现了铁蓝的制法,19世纪初制得锌白(氧化锌),从而逐渐代替了毒性较大的铅白。1818年,铬黄问世。1828年,出现了群青。1874年锌钡白开始了工业生产,1916年,世界上第一个钛白粉厂诞生。从此,钛白粉以其优异得性能代替了大多数白色颜料,产量增长迅速,一跃成为颜料产量之首。

    无机颜料生产工艺比较成熟,大多数产品的价格低廉,产品具有较高的耐光性、耐热性和耐候性,着色力和遮盖力都较高。不少颜料品种经历住了长时间的考验,除了铅白,碱式碳酸铜等被毒性小、性能好的品种所替代外,大多数产品如铅铬黄、铁蓝、群青、红丹、氧化锌、氧化铁等,至今仍在沿用。

    随着国际环保要求日益严厉,环保无机颜料如环保型钛白、环保型碳黑、环保型氧化铁颜料及环保型彩色混相无机颜料料将得到普遍的开发与广泛应用,而非环保型无机颜料将逐步淡出历史舞台。

备注:文中图片为本人制作的2009年中国色母粒年会演讲稿发言图片!


湖南巨发科技有限公司色鬼王文强著

2010.03.09


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