使用色母料碰到最大的困难是如何把它适当地添加到材料中?
两个主要因素分别是用于生产色母的载体树脂及其分子量, 而它们往往是不能由购买色母料的公司所能决定的. 除了一些有特别要求的颜色之外, 一般不会使用那些对聚合物性能产生潜在破坏性的原料, 颗粒状色母料通常含有30%-50%的着色剂, 其余的聚合物体系如载体树脂, 其本质上是作为着色剂的粘合体.
色母料最终树脂中的添加量一般为2%-5%
如果正确地混合添加色母, 在最终的混合物中载体树脂的含量占1%-3%或以上.
这样一来就使它成为了添加剂系列中含量最大的一种添加剂, 因此在选择载体树脂时应该注意一些细节.
具体来说, 载体树脂和基体树脂应该是具有化学相容性.
而最好的办法就是选择与被填充的基体树脂是相同类型的聚合物.
在这些规则中存在一定的适用范围.
例如, 可把尼龙6作为载体树脂应用在尼龙66或尼龙46的着色上. 这些尼龙都是相容的, 并且尼龙6的熔点较低, 可以促进良好的混合.
同样, 聚甲醛共聚物可作为载体树脂用在聚甲醛均聚物上, SAN也可作为ABS的相容载体(但聚苯乙烯不可以). 此外对于某一种塑料合金而言, 可采用合金当中二种聚合物之一作为色母料的载体树脂.
在生产过程中若使用不相容树脂作为载体则本质上就是刻意引入污染物, 为了避免造成污染, 一般推荐母料加工厂使用一些与最终树脂产品相容性较好的载体. 然而多数厂家关心的是如何以最低成本来满足顾客指定所需的颜色.
其中的一个办法, 就是使用廉价聚合物如乙烯或乙烯共聚物如EVA.
这种决定可能是因为色母料制造者没有深入了解顾客者或材料成型者对产品的使用感受. 一些色母料供应商过去常通过在色母料配方设计时加入相容性载体的办法来使自己区别于这些竞争对手. 但是更多的供应商则是致力于打价格战, 在所谓的 '通用载体' 的基础上提供了低成本的方案.
注塑生产塑料桶的厂家如果在ABS或 PC的桶里面发现聚乙烯颗粒, 很可能就会丢弃它或者挑拣出不合格的材料. 但是下游加工厂家由于加入色母料所给基体树脂带来的污染, 这种污染仍会对最终产品性能有所影响.
那些提供所谓 '盐和胡椒' 混合物的供应商 也把一些不相容材料添加到它们自己的产品中.
一个主要供应尼龙66化合物的供应商, 它会在一些混合物中使用尼龙6作为载体, 但大多数情况下还是会采用EVA. 在尼龙66正常加工温度下, EVA中的乙烯醋酸醋开始发生热降解, 产生的副产物会引起螺杆的磨损和导致产品外观问题, 尤其是靠近浇日和熔接线的地方更加明显.
有些材料如聚丙烯, 会因为使用不相容的载体树脂着色剂而受到不利影响. 有一个例子显示, 用多个活动铰链来给香料容器装上盖子. 有一些颜色, 部件运行起来没有任何问题, 铰链外观也表现很正常. 而另外其他颜色的铰链, 外观上其颜色有从制品向外缓慢释放出来的趋势, 并且经过几次弯曲以后会发生破坏性断裂. 这种性能上的差别并不是因为着色剂而是因为色母料中的载体树脂与基础树脂的不相容造成的, 经过对色母料载体树脂的纠正以后这种过程和现象就会消失.
假设载体树脂和基体树脂是相容的, 那么第二个重要的属性就是载体的分子量大小, 通常用熔体流动速率(MFR)来表示. 通常来说, 色母料配方设计时为了促进更好的混合, 一般都会选择一种比将要被着色的基体树脂有着更高熔体流动速率的树脂作为载体. 例如, 一种MFR为10g/10min的聚碳酸酯 , 可采用MFR为20-30g/ 10min的色母. 高融指的色母料在螺杆中发生理想流动更加容易, 而且在大量的原色材料中更容易分散.
但这种方法往往也存在弊端.
有时候MFR和分子量之间的联系被忽视了, 分子量会更直接影响后续的性能. 而对高MFR的载体树脂, 在最后成型部分会使产品性能有所下降的可能性会大大增加.
在聚烯烃产品的色母料使用中, 广泛使用高熔指LLDPE树脂作为载体树脂, 根据不同的制品需求, 选择不同熔融指数的LLDPE牌号用做载体树脂. 色母粒生产厂家可根据制品的加工过程是注塑还是挤出, 基础树脂的流动情况, 产品的最终使用力学条件等来设计不同的色母粒配方.