新闻资讯 更多+
使物质显现颜色的物质统称为着色剂,着色剂主要分为染料和颜料两种。染料是指溶于水或其他溶剂的着色剂;颜料则是不溶于水或其他溶剂的着色剂,主要以细微颗粒分散在使用介质中着色。除了具有与染料类似的耐光性、耐气候性、耐酸碱性、耐溶剂性、耐迁移性等特性之外,颜料还具有其他特定的性能,如色光、着色力、分散度、遮盖力、耐热性、耐渗水性、耐翘曲变形性等。
染料在使用过程中一般先溶于使用介质, 在染色时经历了一个从晶体状态先溶于溶剂成为分子状态后再上染到其他物品上的过程。因此,染料主要用于纺织品等材料的染色,并且染料自身的颜色并不代表它在织物上的颜色。颜料在使用过程中, 由于不溶于使用介质, 所以始终以原来的晶体状态存在,并分散于各介质中。因此,颜料常用于涂料、油墨、塑料和橡胶,以及陶瓷、造纸等的着色,其应用领域较染料更加广泛。颜料自身的颜色就代表了它在底物中的颜色。正是因为颜料始终以晶体状态存在,其赋予了被着色物质具有较好的颜色耐久性能,如耐光牢度、耐气候牢度和耐迁移性能。溶剂染料是一系列能溶于溶剂的有机发色化合物。与颜料不同,溶剂染料是透明的,且有着非常高的着色力。溶剂染料的用途广泛,从最初的溶剂着色、塑料着色,扩展到用于具有高科技含量的液晶着色。溶剂染料可用于聚乙烯、聚碳酸酯、聚酯等工程塑料和某些合成纤维的原浆着色。
有机颜料与无机颜料:颜料分为无机颜料和有机颜料两大类。无机颜料一般是一些金属的盐或氧化物等,可细分为氧化物、铬酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐等。无机颜料热稳定性及光稳定性优良、价格低廉,因此用量很大,但其缺点在于品种不多,着色力相对差,相对密度大,而且一般来说不够鲜艳。人工合成有机颜料最早出现于二十世纪初,经过 100 年的发展,有机颜料的品种已经十分丰富, 在《染料索引》 上登记的颜料品种的化学结构多达 800 多种,绝大部分是有机颜料。由于一个化学结构可以通过调整结晶形态、进行颜料化制成不同剂型的产品,因此,市场上实际销售的颜料品种十分丰富,比如:颜料蓝153,巴斯夫生产近 30 种剂型,大日本油墨化学工业株式会社生产 30 多种剂型。有机颜料着色力高、色泽鲜艳、色谱齐全、相对密度小,但在耐热性、耐候性和遮盖力等方面通常不如无机颜料。但随着有机颜料技术的发展,这些缺点得到很大的改善,其应用领域也进一步扩大。无机颜料与有机颜料均为不溶性的有色物质,但由于分子结构不同,其应用性能具有明显差别,具体情况如下:
无机颜料与有机颜料均基本区别分析
性能 |
无机颜料 |
有机颜料 |
品种色谱 |
颜色种类较少、色谱较窄 |
颜色品种较多、色谱较宽 |
颜色特性 |
鲜艳度较低、暗 |
鲜艳、明亮 |
着色强度 |
低 |
高 |
耐热稳定性 |
多数较高 |
一般较低、高档品种耐热优良 |
专用剂型 |
较少 |
多种商品剂型 |
耐久性(耐光、耐气候) |
多数品种较高 |
高性能品种耐久性优异 |
毒性(重金属) |
部分品种高(含铬、铅、汞等) |
无毒、低 |
耐酸、碱性 |
部分品种变色、分解 |
较好、优良 |
耐溶剂性 |
优良 |
中等至优良 |
成本 |
较低 |
较高 |
有机颜料的分类:有机颜料虽然历史比较短,但是发展迅速,而这主要是因为其优秀的颜色性能以及丰富的色彩种类很好的满足了人们对颜色的消费需要。传统的经典有机颜料包括偶氮类有机颜料、色酚 AS 系列颜料等。据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国有机颜料行业市场发展战略分析及投资前景专项预测报告》统计数据显示:虽然其色谱齐全、色泽鲜艳、价格较低且已大量用于塑料制品的着色,但因其化学结构等因素,其在耐热性、耐光性、耐迁移性等方面存在种种缺陷,某些颜料在高温时会发生分解,对人体和环境产生不良影响,因此在某些应用领域具有局限性。高性能有机颜料包括苯并咪唑酮颜料、偶氮缩合颜料(又称“大分子颜料”)、喹吖啶酮类、吡咯并吡咯二酮类(DPP)、蒽醌杂环类等种类。由于其具有较好的颜色牢度,即高耐晒性、耐气候性、耐溶剂性、耐迁移性等,而被广泛应用于汽车漆、高档油墨、高档塑料制品等环境较为苛刻或者对环境、安全要求较高的领域。与高性能有机颜料优异的应用性能伴随的,是其复杂的合成工艺、较高的生产成本、较低的产量和较高的市场价格。
高性能有机颜料和经典有机颜料在不同应用领域性能对比分析
性能 |
高性能有机颜料 |
经典有机颜料 |
应用于涂料、油墨 |
||
耐温(℃ ) |
300 |
200 |
耐晒牢度 |
6-8 级 |
5 级 |
耐酸碱性(PH) |
4月10日 |
6月8日 |
抗絮凝特性及使用安全性 |
良好、绿色环保 |
不佳、部分分子含联苯胺结构,有 分解出致癌物质可能性。 |
应用于塑料 |
||
耐温(℃ ) |
250-300 |
200 |
耐晒牢度 |
8 级 |
5 级 |
耐酸碱性(PH) |
4月12日 |
6月8日 |
抗断裂性 |
800N |
500N |
使用寿命(年) |
5月8日 |
3 |
经典有机颜料、高性能有机颜料以及溶剂染料在环境保护、市场规模、发展趋势、竞争格局和市场份额方面的主要特点和影响因素如下:
产品类别 |
环境保护 |
市场规模 |
发展趋势 |
竞争格局 |
市场份额 |
|
有机颜料 |
经典有机颜料 |
含有禁用中间体的颜料不能应用于与人体直接接触的环境,如:纺织品、食品包装等。 |
主要应用于印刷油墨, 也应用于普通塑胶。 |
随着人们对产品对安全性认识的深化,会在一些应用场合被高性能有机颜料替代。 |
生产厂商众多,完全竞争市场。 |
约占有机颜料市场份额的 70%-80%。 |
高性能有机颜料 |
不含有毒害元素, 使用安全且环境友好。 |
主要应用于环保和安全性要求较高的领域, 如食品包装、 UV油墨、汽车漆、儿童玩具、 彩色复印碳粉等。 |
随着环保要求的提高,含有毒害因素的染颜料产品被淘汰,高性能有机颜料拥有更大市场空间。 |
由于对技术要求较高,生产厂商数量较少。技术主要集中在巴斯夫、科莱恩等跨国知名厂商,我国部分生产企业在特定产品有比较优势。 |
约占有机颜料市场份额的 20%-30%。 |
|
溶剂染料 |
品种不同, 生产过程的三废情况相差很大。 |
相对较小, 主要用于硬质塑料、 树脂领域。 |
适当的空间。 |
由于市场需求的限制,生产企业不很多,但激烈竞争也是存在的。 |
由于生产技术难度大、在荧光产品方面具有优势,拥有一定市场份额。 |
有机颜料的应用领域:由于有机颜料具有品种繁多、色彩鲜艳和着色力较好等特点,被广泛应用于油墨印刷、涂料、塑料和橡胶等工业领域,成为生产多种工业产品不可缺少的着色材料。颜料作为下游产品的一种添加剂,其在后续产品中的应用是一个物理分散过程。由于油墨、涂料、塑料橡胶等应用环境各有特点,所以对其中所用的颜料的性质要求也不尽相同,如与印刷油墨相比,涂料用颜料对耐光、耐气候、耐热、耐化学品、遮盖力等有更高的要求,而这就要求颜料生产商研发出适合不同应用的剂型产品。包括苯并咪唑酮系列、大分子系列、偶氮颜料、异吲哚啉颜料以及中间体等在内的高性能有机颜料更是以其优越的耐光牢度、耐高温性、耐迁移性等性能,弥补了经典有机颜料的不足,在高档油墨、高级涂料和塑料、橡胶等高端领域有着广泛的应用,最终产品广泛应用于汽车、建筑装饰、食品医药包装、户外广告、印刷、电器等行业。苯并咪唑酮系列颜料和大分子系列颜料具有较好的耐热、耐晒、耐迁移性能,可以很好的满足油墨、涂料、塑料等行业生产、加工、应用的需要。由于橡胶用颜料需要具有耐硫化的性质, 因此产品是否适用需要具体测试。
(1)在油墨中的应用:油墨是有机颜料最大的消费行业,约占总消费量的 55%~60%。近年来各种不同特性的油墨迅速发展,应用性能不断改进,尤其是在包装纸和塑料领域,不论从品种上还是从产量上均有明显的增长。随着印刷装潢工业印刷技术、印刷设备的发展以及文化用品消费量的增多,不仅在数量上,而且在质量上对有机颜料都提出了更高的要求。高档油墨着色剂所需具备的主要性质包括:①色光鲜艳,彩色饱和度高,高着色强度以及高光泽度;②在四色版印刷中,黄色颜料应具有优良的透明度,以符合彩色还原的质量要求;③良好的油墨印刷适应性,诸如着色印墨的流动性、触变性等;④溶剂印墨着色的有机颜料应具有良好的耐溶剂性,不发生颜色的变化,不增加着色油墨的粘性;⑤某些领域限用或禁用含有害重金属的颜料。
油墨体系对于有机颜料的要求主要是颜色、着色力、透明性和遮盖力等方面,苯并咪唑酮颜料常被用于制造高级印刷油墨, 尤其是需要极高的耐晒牢度的耐用产品或消费品的着色剂,例如户外广告。由于良好的耐溶剂性和耐迁移性,苯并咪唑酮颜料经常被应用于聚氯乙烯或其他塑料薄膜的印刷。因为具有较好的耐迁移性、耐溶剂性和再涂性,大分子颜料等也常被用于制作高档油墨。
(2)在涂料中的应用:涂料是涂装于物体表面并形成一层漆膜,赋予保护、美化或其他预期效果的化工材料。 涂料用颜料一般要考虑颜料的分散性、 光学性、 流动性和各项牢度等。与印刷油墨相比,涂料用颜料对耐光、耐气候、耐热、耐化学品、遮盖力等有更高的要求。高级涂料所需具备的性质主要包括:①耐久性,耐光与耐气候牢度;②高遮盖力或特定的透明度,高着色力与光泽度;③在不同类型的展色料中具有良好的匹配性与易分散性能;④耐化学物质、耐酸、碱性能;⑤良好的储存稳定性,不发生分层或沉淀现象;⑥耐热稳定性优良;⑦某些领域限用或禁用含有害重金属的颜料。
在涂料工业, 苯并咪唑酮有机颜料可用于整个油漆行业以制造各种各样的工业漆,来满足工业机械、农用机械及配件的着色要求。许多苯并咪唑酮颜料能满足汽车漆的应用要求,有些甚至能达到最高使用标准,被广泛用于制造汽车原始面漆、修补漆和金属漆。由于具有较好的耐迁移性、耐溶剂性和再涂性,大分子颜料也常被用于制作油漆涂料,如调制建筑漆、乳胶漆等,还有部分品种用于调制汽车的原始面漆和修补漆。
(3)在塑料中的应用:合成塑料的发展,不仅对其着色剂的需求量逐年增加,而且根据着色对象的特性、着色工艺和加工条件,对着色剂的质量提出更高的要求。高级塑料着色剂所需具备的性质包括:①优良的耐热稳定性能;②优异的耐迁移性能,不发生喷霜现象;③与树脂具有良好的相溶性和易分散性能;④户外使用塑料制品着色用的有机颜料更应具有优良的耐光、耐气候牢度;⑤食品包装以及玩具用的着色塑料,严格限制其中的有害重金属的含量。
在塑料工业,苯并咪唑酮颜料因其相当好的热稳定性而被广泛使用。同时由于许多苯并咪唑酮颜料品种不会影响聚烯烃注塑制品的扭曲性,故可用于厚壁的、大型的、非对称的注塑制品。在塑料工业,大分子颜料被用于聚氯乙烯和聚烯烃,由于其分子量大,故在基质中具有非常好的耐迁移性。大分子颜料的耐热性很好,既能满足软质聚氯乙烯又能满足硬质聚氯乙烯的要求,还常被用于合成纤维的原浆着色,如丙纶和腈纶的原浆着色等,制成的纺织品具有很好的应用性能。
(4)在橡胶中的应用:
橡胶在加工过程中采用热轧机或混炼机,操作温度为 100℃ ~110 , ℃ 而在硫化时温度可达 140℃ ~200℃ ,因此要求颜料要有足够的耐热性和硫化时不变色。热轧机和混炼机都是利用剪切力来分散颜料,分散效果不及研磨显著。为此要求颜料体质柔软,易于分散,此外橡胶着色用颜料还要求优良的耐光性能。在橡胶工业,苯并咪唑酮颜料因其相当好的热稳定性而被广泛使用。下游行业的发展不断推动有机颜料尤其是高性能有机颜料的需求。随着生活水平的日益提高,人们越来越在意生活的品质,愿意用更加安全环保、性能更好的产品去取代原先使用的产品, 而高性能有机颜料正好以其优异的性能满足了客户的需求。
产业链分析:目前,有机颜料上游行业为基础化工和中间体产业,基础化工主要包括酸类、碱类等无机化工原料,中间体产业包括胺类、苯类、助剂等有机化工原料,均属于石化和化学行业,下游行业主要为涂料、油墨、塑料等。
(1)上游行业对其影响:染、颜料行业的上游产业为基础化工行业和中间体产业。化工行业是我国的基础行业,在国民经济中起到举足轻重的作用,近年来,随着下游行业的蓬勃发展,化工行业也进入快速发展阶段。有机颜料是由不同的化学中间体和基础化工原料通过化学反应合成的, 所以中间体和基础化工原料的质量以及价格直接影响着最终颜料的质量和价格。从行业主要原材料的来源来看, 可分为石油化工类、基础化工类和煤化工 3 大类,其中前两类占比 90%以上,主要包括胺类、苯类、醇类、脂类等有机化工原料(中间体)和酸类、碱类、盐类等无机基础化学原料。
(2)下游行业的发展情况:下游行业对有机颜料的发展有着巨大的拉动效应。有机颜料主要应用于油墨、涂料、塑料和橡胶等领域。油墨是颜料的主要应用领域,油墨主要由颜料、树脂连接料和助剂构成,颜料约占油墨构成的 10%-20%,颜料决定油墨的颜色、着色力、色度。油墨主要应用于印刷和包装工业,伴随着印刷工艺不断改进及高速印刷的出现,对其着色剂的应用性能也提出了更高且更为具体的要求, 如高的颜料浓度, 良好的流变性、高的着色强度、 透明度及光泽度等, 以及相应的耐温要求和适当的耐光性。 另外,包装行业的高速发展也带动了包装装潢以及油墨行业的发展, 尤其是食品包装业的发展扩大了高性能有机颜料市场规模。在涂料行业产量、产值快速增长的同时,科技标准、质量品牌、环保安全方面的工作也在不断完善。《涂料行业“十三五”规划》提出了涂料行业未来发展的主要任务:着力提高涂料行业科技创新能力;调整产品结构,提升产品质量和档次;优化产业布局,加快涂料企业兼并重组,推动产业集聚和升级,形成一批具有国际竞争力的涂料企业;切实保护生态环境,促进涂料行业的可持续发展。