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複合無機顏料

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1 複合無機顏料 -複合無機顏料定義

  複合無機顏料CICP/MMO (Complex Inorganic Color Pigments/ Mix Metal Oxide Pigments)

  大多數都是由幾種金屬混合物在經過高溫煅燒(800 ℃以上)后化合而成,最早運用在搪瓷和陶瓷行業,伴隨著美國和歐洲自20世紀50到70年代的卷材和建築高性能塗料的快速發展,因其優異的性能而被逐漸推廣到了塗料和塑料工業產品的使用中。其為顏料的一種,以下圖1為顏料的分類:

  

複合無機顏料

圖1 顏料類型分類

2 複合無機顏料 -複合無機顏料製造

  複合無機顏料的製造工藝如圖2。

  

複合無機顏料

圖2 CICP複合無機顏料製造流程

3 複合無機顏料 -複合無機顏料特點

  因為大多數複合無機顏料都是在經過800 ℃以上的高溫煅燒生產加工而成的,這就決定了它們的化學和物理屬性的特點:極佳的耐候性、耐溫性、化學穩定性和環保顏料的特性。在所有的顏料中,複合無機顏料的耐候性和耐酸鹼性一般都達到塗料要求級別中的最高級別5級,耐光性一般達到8級,耐熱性一般達到800 ℃。

  當然任何事物都存在兩面性,複合無機顏料的缺點因為它的主要成分大都為金屬化合物經過高溫煅燒生產而成,所以相比其他無機顏料往往成本較高,這也是目前還未得到大力推廣的主要原因,如同樣的黑色,氧化鐵黑一般市場價在20~30元/kg,但複合無機顏料的銅鉻黑一般市場價要達到100元/kg。

  因為複合無機顏料優異的耐候性和環保特性,目前主要使用在對耐候級別要求非常高的塗料體系中,如在氟碳體系需要耐候超過15 a以上的塗料系統中,有些需要高耐候的卷材塗料系統中及最近發展的水性民用建築塗料體系中也已有廠家推出運用複合無機黑色顏料的冷塗料產品。

4 複合無機顏料 -複合無機顏料主要產品

  在美國,針對複合無機顏料的定義和分類,在1979年就已成立了專業委員會——「乾粉顏料製造商協會」DCMA(Dry Color ManufacturersAssociation)來專門定義和分類複合無機顏料,根據DCMA的分類方法,將複合無機顏料按照顏料的化學成分和晶體結構共分為14種:斜鋯石型Baddeleyite;硼酸鹽型Borate;赤鐵礦型corundum-hematite;石榴石型Garnet;橄欖石型olivine;方鎂石型Periclase;硅鈹石型Phenacite;磷酸鹽型Phosphate;柱紅石型Priderite;燒綠石型Pyrochlore;銳鈦型Rutile-Cassiterite;榍石型Sphene;尖晶石型Spinel;鋯石型Zircon。

  其中在實踐中應用最多和最主要的有3種類型:金紅石型,尖晶石型和赤鐵礦型。它們的主要顏料產品按顏料索引號有具體的顏料產品,見表1。

  表1 金紅石型、尖晶石型、赤鐵礦型複合無機顏料常見的顏料使用產品

  

顏料
晶型
顏料索引號C.I.顏色名稱
金紅
石型
PY-53/Pigment Yellow 53黃色鎳鈦黃
PBRN-24/Pigment Brown 24棕色鈦鉻黃
PY-164/Pigment Yellow 164褐色鈦錳棕
尖晶
石型
PB-28/Pigment Blue 28正藍色鈷鋁藍
PB-36/Pigment Blue 36孔雀藍鈷鉻鋁藍
PG-50/Pigment Green 50綠色鈷鈦綠
PG-26/Pigment Green 26墨綠色鈷鉻綠
PBLK-28/Pigment Black 28黑色銅鉻黑
PBLK-26/Pigment Black 26黑色錳鐵黑
PBLK-30/Pigment Black 30黑色錳鉻鎳黑
PBLK-12/Pigment Black 12黑色鈦鐵黑
PY-119/Pigment Yellow 119褐色鋅鐵棕
赤鐵
礦型
PG-17/Pigment Green 17軍綠色鉻鋁綠
PG-17/Pigment Green 17棕色鐵鉻棕
PG-17/Pigment Green 17黑色鐵鉻黑
PR-101/Pigment Red 101鐵紅鐵紅
PR-101/Pigment Red 102鐵棕鐵棕
以金紅石型的Pigment Yellow 53 (C.I.:PY-53鎳鈦黃)為例,它的金紅石型晶體結構如圖3。

  圖3 鎳鈦黃金紅石型晶體結構

  

複合無機顏料



  註:複合無機顏料使用的鉻金屬原材料,都需要低價的鉻且往往在顏料中的含量極低,好的複合無機顏料都可通過食品安全認證如歐標AP(89)1標準,為環保顏料。

5 複合無機顏料 -複合無機顏料運用

  因為複合無機顏料的材料結構(金屬混相化合物)和製備工藝(經過800 ℃以上的高溫煅燒)決定了它的物質屬性和用途,適用於需要具有優異的耐候性、耐高溫性和環保特性的產品中。

  目前,塗料領域複合無機顏料應用最多的在氟碳塗料體系、高耐候的卷材聚酯體系和正在推廣的水性丙烯酸外牆(需要有高太陽光反射率)的塗料體系。

  不得不承認,複合無機顏料在中國目前還正處在推廣起步階段,與歐美國家相比甚至與周邊的日本和韓國在塗料產品中的運用,目前我們非常有限,但同時這也正是該類型顏料在中國具有廣闊的市場發展空間的機會。如在歐美國家,日常看到的藍色卷材屋頂大多使用的是複合無機藍色顏料PB-28鈷藍,因為在國外一般要求出廠的卷材產品至少需要耐候15 a以上,但目前在中國,使用的大多數藍色卷材產品(屋頂、圍欄和簡易房)中,因為成本的原因往往大多是在使用有機藍色顏料(大多只能耐候2~3 a)。

6 複合無機顏料 -複合無機顏料市場和主要供應商

  在目前的中國市場,複合無機顏料的供應商主要還是來自國外,它們分別為Basf(包括收購美國的Engelhard複合無機顏料供應商)、Ferro(包括收購之前Degussa和Ciba的無機顏料合資公司Cerdec)、Shepherd、Heubach(包括收購Bayer的複合無機顏料業務單元)、ROCKWOOD(主要以氧化鐵系產品為主)、Ishihara、Tomatec(早期是與Ferro在日本成立合資公司生產複合無機顏料),Asahi等等。這些國外複合無機顏料供應廠商大多數還未在中國設廠,只有FERRO公司在蘇州於2009年建立了複合無機顏料生產工廠。隨著國內複合無機顏料市場的發展和需求,國內也有一些廠家開始專註和涉足該領域,如巨發和陪蒙特等。

  在全球,彩色複合無機顏料在塗料市場上的總銷售量約為2萬t/a,主要還是集中在歐美髮達地區,在中國的市場需求量還不到總量的十分之一,小於日本和韓國市場的消耗量。

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