無機顏料濃度對木塑復合材料光譜反射率的影響

姚愛瑩　宋魁彥

摘要[目的]探討無機顏料濃度與木塑復合材料光譜反射率之間的關系。[方法]采用不同濃度的鐵紅、鐵黃、群青、鈦白和炭黑5種常用的無機顏料對木塑復合材料進行著色，測定著色后木塑在不同波長下的光譜反射率。[結果]除鈦白顏料外，其他顏料的加入會使木塑材料的光譜反射率有所減少，且在一定范圍內(nèi)隨著顏料濃度增加，光譜反射率減小。[結論]鐵紅、鐵黃、群青、鈦白和炭黑無機顏料在一定范圍內(nèi)光譜反射率會隨顏料濃度的增加而減小，有利于木塑復合材料進行計算機配色的后續(xù)研究。

關鍵詞著色顏料；木塑復合材料；光譜反射率

中圖分類號S784文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）07-160-02

Effects of Pigment Concentration on Spectral Reflectance of Pigmented Wood Plastic Composite Materials

YAO Ai-ying， SONG Kui-yan*

（College of Materials Science and Engineering， Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang 150040）

Abstract[Objective] In order to get the relationship between pigment and wood plastic compsite materials.[Method] Utilizing five commonly used inorganic pigments， iron oxide red， iron yellow， green， titanium white and black as the colorant， the spectral reflectance of wood plastic under different wavelength was determined. [Result] In addition to the titanium white pigment， the other pigments can reduce wood plastics material spectral reflectance， and within a certain range with the increase of pigment concentration， spectral reflectance decreases. [Conclusion] In a certain range spectral reflectance decreases with increased concentration of pigment， is advantageous to the wood plastic composite materials for further research of computer color matching.

Key wordsPigment； Wood plastic composite materials； Spectral reflectance

木塑復合材料是一種新型的高性能環(huán)保材料，主要由農(nóng)作物秸稈、木粉、木纖維等生物質(zhì)材料和從廢舊塑料中獲得的高分子材料按一定工藝所獲得。木塑復合材料可以應用于包裝、城建、建筑裝飾等方面[1-2]。對于木塑復合材料進行色彩裝飾是以人工配色為主，按經(jīng)驗混合著色顏料，費事、費時、誤差大[3]，而將計算機配色應用于木塑復合材料，會使木塑材料的配色更加方便、快捷、準確。

依照Kubellka-Munk理論及Allen配色法，進行計算機配色需確定著色顏料與目標色之間光吸收系數(shù)與散射系數(shù)之比（K/S）及著色顏料濃度的關系，以便于確定顏色配方[4-5]。無機顏料在著色強度、熱熔穩(wěn)定性、光穩(wěn)定、耐候性、耐熱性以及成本等方面，更具有優(yōu)越性，因而對木塑的計算機配色采用無機顏料作為著色劑[6]。該試驗通過研究著色后木塑復合材料光譜反射率與顏料濃度的關系，為木塑復合材料的計算機配色的后續(xù)研究奠定基礎。

1材料與方法

1.1試驗材料

楊木木粉（100目，含水率3%左右），聚乙烯塑料，石蠟，馬來酸酐，著色顏料采用無機顏料，有鐵紅、鐵黃、鈦白、群青、炭黑5種。

電子天平、SHP-10A混合機、SL-6型塑料壓力機、NF-333型分光光度計。

1.2研究方法

1.2.1單色濃度樣品的制備。

聚乙烯木塑基材按比例進行制備，各色顏料添加量占物料重量的0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和不添加著色顏料，相應楊木木粉占物料重量的59.5%、59.0%、58.5%、58.0%和60.0%，聚乙烯塑料占物料的35.0%，馬來酸酐占3%作為偶聯(lián)劑以及石蠟1%作為潤滑劑，通過SHP-10A混合機高速混合，雙螺桿擠出機擠出，再經(jīng)過SL-6型塑料壓力機成型后，將基材截成100 mm×100 mm×4 mm樣板，樣品擠出機熱壓過程中溫度控制在170 ℃。

1.2.2測量色度學參數(shù)。

選擇同一顏色同一濃度的樣品5個，進行編號，要求樣品色彩均一，表面平整。采用NF-333型分光光度計，D65光源，2°觀察條件，光譜選取可見光波長400～700 nm，對所獲得的單色濃度樣品進行光譜反射率測量。

2結果與分析

由圖1可知，5種顏料的光譜反射率均隨可見光波長的增加呈上升趨勢，在木塑中加入鐵紅顏料后其光譜反射率整體降低，光譜反射率在550～720 nm開始出現(xiàn)上升趨勢，濃度為0.5%的光譜反射率在此范圍內(nèi)保持最高，而顏料濃度為2.0%的木塑復合材光譜反射率為4種濃度中最小。加入鐵黃顏料后木塑的光譜反射率整體降低，在波長為550～600 nm的范圍內(nèi)鐵黃顏料濃度的光譜反射率不再重合，鐵黃顏料濃度為0.5%木塑材料光譜反射率在4種顏料濃度中保持較高。加入群青顏料后木塑的光譜反射率整體降低，經(jīng)過群青顏料著色后的木塑復合材料在450 nm時光譜反射率開始明顯增加，在波長為600～700 nm的范圍內(nèi)，顏料濃度的光譜反射率不再重合，反射率整體呈現(xiàn)出隨濃度的增加而減小。