​彩色母粒的分散过程是将颜料颗粒均匀分散在载体树脂中，形成稳定、均匀着色体系的关键工艺。这一过程通常通过机械力作用和分散剂辅助实现，涉及润湿、破碎、分散、稳定化四个阶段。以下是具体解析：
一、分散过程的核心阶段
1. 润湿阶段：打破颜料团聚
目标：让载体树脂和分散剂渗透到颜料团聚体表面，取代颜料颗粒间的空气或水分，降低颗粒间的吸引力。
机制：
分散剂吸附：分散剂（如硬脂酸、PE 蜡）分子一端吸附在颜料表面，另一端与载体树脂相容，形成 “颜料 - 分散剂 - 树脂” 界面层，削弱颜料颗粒间的范德华力。
机械剪切力：在高速搅拌机或密炼机中，颜料团聚体受到剪切、碰撞作用，初步破碎成较小的聚集体（如从微米级团聚体破碎为亚微米级聚集体）。
2. 破碎阶段：细化颜料颗粒
目标：通过强剪切力将颜料聚集体进一步破碎为单个初级颗粒（理想粒径通常为 1-5 微米）。
关键设备：
双螺杆挤出机：通过螺杆的啮合和旋转产生强剪切力，例如在 PP 母粒生产中，螺杆转速可达 300-600 转 / 分钟，将聚集体破碎成单颗粒。
三辊研磨机：通过三个辊筒的速度差（如速比 1:2:4），对颜料 - 树脂混合物施加碾压和剪切力，适用于高浓度颜料母粒（如颜料含量＞60%）。
影响因素：
温度：载体树脂需熔融（如 PE 熔融温度 120-140℃），形成具有流动性的熔体，便于颜料颗粒浸润和分散。
颜料硬度：无机颜料（如钛白粉）硬度高，需更高剪切力；有机颜料（如酞菁蓝）较易破碎。
3. 分散阶段：均匀分布至树脂基体
目标：将破碎后的颜料单颗粒均匀分散到载体树脂熔体中，避免重新团聚。
实现方式：
熔体流动：在挤出机螺槽或密炼机腔体内，熔融的树脂带着颜料颗粒做层流运动，通过 “拉伸流动” 和 “涡流扩散” 实现空间均匀分布。
分散剂协同作用：分散剂在颜料表面形成的吸附层产生空间位阻效应，阻止颗粒重新聚集。例如，低分子量 PE 蜡吸附在炭黑表面，使颗粒间保持一定距离。
4. 稳定化阶段：防止二次团聚
目标：在冷却造粒前，固定颜料颗粒的分散状态，避免因熔体黏度下降或外力消失导致颗粒重新团聚。
关键操作：
快速冷却：挤出物通过水冷或风冷迅速降温，载体树脂固化后将颜料颗粒 “冻结” 在分散状态。例如，PE 母粒挤出后经水槽冷却，冷却水温控制在 20-30℃。
抗氧化保护：添加抗氧化剂（如受阻酚类），防止高温下树脂氧化降解，避免因树脂性能劣化导致分散稳定性下降。
二、影响分散效果的关键因素
1. 颜料特性
粒径与分散难度：
初始粒径越大（如未研磨的颜料粉末粒径＞50 微米），分散所需剪切力越高。例如，纳米级二氧化钛（粒径 20-50 纳米）因表面能高，需更强分散剂（如高分子量分散剂）防止团聚。
极性匹配：
无机颜料（如氧化铁）极性高，需用极性分散剂（如硬脂酸）；有机颜料（如偶氮类）极性低，可用非极性分散剂（如石蜡）。
2. 载体树脂性能
熔融黏度：
黏度低的树脂（如 LDPE）流动性好，易包裹颜料，但剪切力不足可能导致分散不彻底；黏度高的树脂（如 PC）提供强剪切力，但需更高加工温度（如 280-320℃）。
相容性：
载体树脂需与被着色树脂相容（如 ABS 母粒用于 ABS 制品），否则分散后的颜料颗粒可能在后续加工中因树脂相容性差而析出。
3. 分散剂选择
类型与用量：
低分子量分散剂（如硬脂酸，用量 1%-3%）适合低浓度母粒；高分子量分散剂（如超分散剂，用量 3%-5%）对高浓度颜料（如＞50%）分散效果更佳。
示例：在炭黑母粒中，PE 蜡用量不足时，炭黑颗粒易团聚导致制品出现黑色斑点；用量过多则可能影响母粒与基体树脂的相容性。
4. 加工工艺参数
温度控制：
温度过低（如低于树脂熔融温度），树脂未完全熔融，无法有效润湿颜料，导致分散不均；温度过高（如超过颜料耐热极限），可能引起颜料分解变色（如偶氮红在 220℃以上长期加热会褪色）。
螺杆转速与停留时间：
转速高（如双螺杆挤出机转速＞500 转 / 分钟），剪切力强，分散更均匀，但可能导致树脂降解；停留时间过短（如＜2 分钟），颜料来不及充分分散，需通过延长螺筒长度或增加捏合块数量调整。
三、分散效果的检测与评估
光学显微镜观察
将母粒切片后，在 100-500 倍显微镜下观察颜料颗粒分布：理想状态下颗粒均匀分布，无明显团聚体（团聚体尺寸＜10 微米）。
着色力测试
将母粒按固定比例（如 2%）与基体树脂共混注塑成标准样件，与标准色板对比颜色深浅。着色力差异＞5% 时，说明分散不均匀导致颜料有效浓度不一致。
力学性能测试
分散不良可能导致制品力学性能下降（如冲击强度降低）。例如，颜料团聚处易形成应力集中点，使样件拉伸断裂伸长率比正常值低 10% 以上。
粒径分布检测
使用激光粒度仪测量颜料颗粒粒径分布，理想状态下粒径集中在 1-5 微米区间，且多分散指数（PDI）＜0.2。
四、典型分散工艺路线示例（以 PE 彩色母粒为例）
配料混合
按比例称量 PE 树脂（载体，60%）、酞菁蓝颜料（25%）、PE 蜡（分散剂，8%）、抗氧化剂（0.5%），投入高速搅拌机，在 80-100℃下预混 10 分钟，使颜料初步被树脂和分散剂包裹。
熔融混炼分散
将预混料加入双螺杆挤出机，设定各区温度：加料段 120℃，熔融段 140℃，混炼段 150℃，机头 145℃。螺杆转速 400 转 / 分钟，通过螺纹元件和捏合块的组合，使颜料在熔体中经历剪切、拉伸和混合。
挤出冷却与造粒

挤出物经水冷槽（水温 25℃）快速冷却固化，通过切粒机切成 3-4 毫米颗粒，得到分散均匀的 PE 蓝色母粒。

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