橡膠著色劑
著色劑是橡膠助劑的一類,其功能是使橡膠制品獲得所需之色澤。為了達到一定的力學(xué)性能,通常在膠料中添加炭黑。實際上,炭黑既是補強劑也是著色劑,只是通常人們看重前者,而忽略后者。人們對炭黑作為黑色著色劑早已習(xí)以為常,而且黑色制品對色澤的要求也相對較低,這是因為它們很少存在色差、色斑等質(zhì)量問題,所以,較少受到關(guān)注。但對于淺色、彩色橡膠制品(例如淺色膠鞋、文體用品及日常生活用品)來說,選用合適的著色劑是提高產(chǎn)品外觀美和整體質(zhì)量的關(guān)鍵,因此,普遍受到重視。著色劑的使用還涉及到產(chǎn)品的標志識別。例如,綠色對軍品,紅色對急救都具有專用的標志性含義。除此之外,橡膠著色劑還能附帶起老化防護作用,通過吸收光輻射,提高制品的抗老化性能。
作為橡膠助劑的一類,橡膠著色劑首先應(yīng)該滿足產(chǎn)品使用功能方面的要求,它大致包括以下幾方面:
1.鮮艷性 著色劑對外來光線具有較高的反射能力,讓產(chǎn)品充分顯示出明快、光亮的視覺感。使用著色劑的橡膠制品一般都要求色彩鮮艷,而有些著色劑(如三氧化二鐵)在鮮艷度方面是達不到這一要求的。使用后色澤暗淡,因此,只適用于內(nèi)胎、純膠管等非生活用品。
2.有一定的抗外界因素影響能力,其中包括抗光曬、抗溫度變化、抗遷移、抗水滲出,以防止和抵御外來因素對產(chǎn)品色澤穩(wěn)定性的損害,從而長期保持產(chǎn)品的外觀。
(1)耐曬性
有些著色劑雖然外表鮮艷,但經(jīng)不起日照,例如,立德粉光曬后會泛黃,因此切忌單獨配用,須添加少量群青調(diào)節(jié)。
(2)熱穩(wěn)定性
有些著色劑遇熱后分解,或與其他成分反應(yīng)而出現(xiàn)色澤變異。受熱有的發(fā)生在生產(chǎn)過程(如硫化階段)中,有的則出現(xiàn)于使用階段。
(3)非污染性
在硫化中著色劑因受熱分解與其他物質(zhì)反應(yīng)生成有害物質(zhì),為了不污染環(huán)境要求著色劑不產(chǎn)生這類分解物。
(4)抗水滲性
橡膠制品在硫化階段會接觸到水蒸氣,而在使用過程中也難免與水分接觸。因此,要求著色劑能抗水滲透,以保持色彩牢度。
3.符合著色專用性能指標在著色劑和被著色體(橡膠)之間的互動上,應(yīng)該考慮兩個專
項性能:
(1)著色率(tintingstrength)
所謂著色率是指單位(無論質(zhì)量或體積單位)著色劑能遮蓋被著色對象(例如橡膠)的相對值。這個值越高,表明著色率越強,或意味著著色效果越好。通常,著色率的高低取決于著色劑的化學(xué)組成和化學(xué)結(jié)構(gòu),跟粉體的細度(粒徑)密切相關(guān)。粒徑越小,著色率越高。這可以用來解釋為什么色素炭黑(粒徑10nm)用于著黑色時,其效果大大超過高耐磨炭黑(HAF,粒徑29nm)??傊?,著色劑的粒子越細,其著色率也越高,著色效果越好,所需的著色劑用量越少。部分著色劑比較昂貴,所以,高著色率有助于降低成本。
(2)遮蓋力(coveringforce)
遮蓋力是反映著色劑著色能力的另一尺度,即對橡膠底色(天然橡膠為棕色)的覆蓋能力。它應(yīng)該被看成是有否著色效果的先決條件。遮蓋力的大小不僅取決于著色劑固有的特性,也在很大程度上與分散度(細度)有關(guān)。對某一特定的著色劑而言,其細度為500目時的遮蓋力大大超過300目時的遮蓋力。以炭黑為例,色素炭黑的粒徑為10納米,而高耐磨炭黑為29納米,所以,兩者的著色效果大相徑庭。遮蓋力的大小還取決于材料的折光指數(shù)。通常,著色劑的折光指數(shù)與橡膠折光指數(shù)相差越大,反射作用越強,遮蓋效果也越好。如鈦白粉的折光指數(shù)為2.55-2.7,立德粉為2.0,都超過橡膠的折光指數(shù),所以,遮蓋力良好,適宜于作為打底材料使用。同理,輕質(zhì)碳酸鈣的折光指數(shù)為1.5-1.6,與橡膠的折光指數(shù)十分接近,它的遮蓋力就十分有限。
人們習(xí)慣上把著色劑分為無機和有機兩大類。由于特性和色澤不同,它們又可分成許多品種。這兩類的通性如下:
(1)無機類
大多有較好的耐熱性和耐溶劑性。使用較多的品種有二氧化鈦(鈦白粉)、立德粉(鋅鋇白),后者因遮蓋率強,常用來遮蓋橡膠的底色,為其他著色劑的著色奠定基礎(chǔ),所以,在淺色制品中常被使用。群青常被用于抑制立德粉的泛黃傾向(加入1份即可)。被作為無機類著色劑使用的品種還有鉻黃、氧化鐵紅、鎘黃等。從總體來看,無機類著色劑的色澤鮮艷度較差,而價格相對低廉,因此,它們較多地被用于非生活類橡膠產(chǎn)品。
(2)有機類
品種較多,化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。同一結(jié)構(gòu)的同質(zhì)異形體往往會有不同的色彩。各類有機著色劑中以偶氮類和酞青類品種最多。橡膠中常用的有永固黃(黃色)、永固紅、立索爾紅(以上為紅色)、華藍(藍色)及酞青綠(綠色)等。