更新时间:2024-10-29 11:41
复合无机颜料CICP/MMO (Complex Inorganic Color Pigments/ Mix Metal Oxide Pigments)大多数都是由几种金属混合物在经过高温煅烧(800 ℃以上)后化合而成,最早运用在搪瓷和陶瓷行业,伴随着美国和欧洲自20世纪50到70年代的卷材和建筑高性能涂料的快速发展,因其优异的性能而被逐渐推广到了涂料和塑料工业产品的使用中。
复合无机颜料为颜料的一种,以下图1为颜料的分类:
图1 颜料类型分类
复合无机颜料的制造工艺如图2。
图2 CICP复合无机颜料制造流程
因为大多数复合无机颜料都是在经过800 ℃以上的高温煅烧生产加工而成的,这就决定了它们的化学和物理属性的特点:极佳的耐候性、耐温性、化学稳定性和环保颜料的特性。在所有的颜料中,复合无机颜料的耐候性和耐酸碱性一般都达到涂料要求级别中的最高级别5级,耐光性一般达到8级,耐热性一般达到800 ℃。
当然任何事物都存在两面性,复合无机颜料的缺点因为它的主要成分大都为金属化合物经过高温煅烧生产而成,所以相比其他无机颜料往往成本较高,这也是还未得到大力推广的主要原因,如同样的黑色,氧化铁黑一般市场价在20~30元/kg,但复合无机颜料的铜铬黑一般市场价要达到100元/kg。
因为复合无机颜料优异的耐候性和环保特性,主要使用在对耐候级别要求非常高的涂料体系中,如在氟碳体系需要耐候超过15 a以上的涂料系统中,有些需要高耐候的卷材涂料系统中及最近发展的水性民用建筑涂料体系中也已有厂家推出运用复合无机黑色颜料的冷涂料产品。
在美国,针对复合无机颜料的定义和分类,在1979年就已成立了专业委员会——“干粉颜料制造商协会”DCMA(Dry Color ManufacturersAssociation)来专门定义和分类复合无机颜料,根据DCMA的分类方法,将复合无机颜料按照颜料的化学成分和晶体结构共分为14种:斜锆石型Baddeleyite;硼酸盐型Borate;赤铁矿型Corundum-Hematite;石榴石型Garnet;橄榄石型Olivine;方镁石型Periclase;硅铍石型Phenacite;磷酸盐型Phosphate;柱红石型Priderite;烧绿石型Pyrochlore;锐钛型Rutile-Cassiterite;榍石型Sphene;尖晶石型Spinel;锆石型Zircon。
其中在实践中应用最多和最主要的有3种类型:金红石型,尖晶石型和赤铁矿型。它们的主要颜料产品按颜料索引号有具体的颜料产品,见表1。
表1 金红石型、尖晶石型、赤铁矿型复合无机颜料常见的颜料使用产品
以金红石型的Pigment Yellow 53 (C.I.:PY-53镍钛黄)为例,它的金红石型晶体结构如图3。
图3 镍钛黄金红石型晶体结构
注:复合无机颜料使用的铬金属原材料,都需要低价的铬且往往在颜料中的含量极低,好的复合无机颜料都可通过食品安全认证如欧标AP(89)1标准,为环保颜料。
因为复合无机颜料的材料结构(金属混相化合物)和制备工艺(经过800 ℃以上的高温煅烧)决定了它的物质属性和用途,适用于需要具有优异的耐候性、耐高温性和环保特性的产品中。
涂料领域复合无机颜料应用最多的在氟碳涂料体系、高耐候的卷材聚酯体系和正在推广的水性丙烯酸外墙(需要有高太阳光反射率)的涂料体系。
不得不承认,复合无机颜料在中国还正处在推广起步阶段,与欧美国家相比甚至与周边的日本和韩国在涂料产品中的运用,我们非常有限,但同时这也正是该类型颜料在中国具有广阔的市场发展空间的机会。如在欧美国家,日常看到的蓝色卷材屋顶大多使用的是复合无机蓝色颜料PB-28钴蓝,因为在国外一般要求出厂的卷材产品至少需要耐候15 a以上,但在中国,使用的大多数蓝色卷材产品(屋顶、围栏和简易房)中,因为成本的原因往往大多是在使用有机蓝色颜料(大多只能耐候2~3 a)。
在中国市场,复合无机颜料的供应商主要还是来自国外,它们分别为Basf(包括收购美国的Engelhard复合无机颜料供应商)、Ferro(包括收购之前Degussa和Ciba的无机颜料合资公司Cerdec)、Shepherd、Heubach(包括收购Bayer的复合无机颜料业务单元)、Rockwood(主要以氧化铁系产品为主)、Ishihara、Tomatec(早期是与Ferro在日本成立合资公司生产复合无机颜料),Asahi等等。这些国外复合无机颜料供应厂商大多数还未在中国设厂,只有Ferro公司在苏州于2009年建立了复合无机颜料生产工厂。随着国内复合无机颜料市场的发展和需求,国内也有一些厂家开始专注和涉足该领域,如巨发和陪蒙特等。
在全球,彩色复合无机颜料在涂料市场上的总销售量约为2万t/a,主要还是集中在欧美发达地区,在我国的市场需求量还不到总量的十分之一,小于日本和韩国市场的消耗量。