无机颜料浓度对木塑复合材料光谱反射率的影响

姚爱莹　宋魁彦

摘要[目的]探讨无机颜料浓度与木塑复合材料光谱反射率之间的关系。[方法]采用不同浓度的铁红、铁黄、群青、钛白和炭黑5种常用的无机颜料对木塑复合材料进行着色，测定着色后木塑在不同波长下的光谱反射率。[结果]除钛白颜料外，其他颜料的加入会使木塑材料的光谱反射率有所减少，且在一定范围内随着颜料浓度增加，光谱反射率减小。[结论]铁红、铁黄、群青、钛白和炭黑无机颜料在一定范围内光谱反射率会随颜料浓度的增加而减小，有利于木塑复合材料进行计算机配色的后续研究。

关键词着色颜料；木塑复合材料；光谱反射率

中图分类号S784文献标识码A文章编号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

木塑复合材料是一种新型的高性能环保材料，主要由农作物秸秆、木粉、木纤维等生物质材料和从废旧塑料中获得的高分子材料按一定工艺所获得。木塑复合材料可以应用于包装、城建、建筑装饰等方面[1-2]。对于木塑复合材料进行色彩装饰是以人工配色为主，按经验混合着色颜料，费事、费时、误差大[3]，而将计算机配色应用于木塑复合材料，会使木塑材料的配色更加方便、快捷、准确。

依照Kubellka-Munk理论及Allen配色法，进行计算机配色需确定着色颜料与目标色之间光吸收系数与散射系数之比（K/S）及着色颜料浓度的关系，以便于确定颜色配方[4-5]。无机颜料在着色强度、热熔稳定性、光稳定、耐候性、耐热性以及成本等方面，更具有优越性，因而对木塑的计算机配色采用无机颜料作为着色剂[6]。该试验通过研究着色后木塑复合材料光谱反射率与颜料浓度的关系，为木塑复合材料的计算机配色的后续研究奠定基础。

1材料与方法

1.1试验材料

杨木木粉（100目，含水率3%左右），聚乙烯塑料，石蜡，马来酸酐，着色颜料采用无机颜料，有铁红、铁黄、钛白、群青、炭黑5种。

电子天平、SHP-10A混合机、SL-6型塑料压力机、NF-333型分光光度计。

1.2研究方法

1.2.1单色浓度样品的制备。

聚乙烯木塑基材按比例进行制备，各色颜料添加量占物料重量的0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和不添加着色颜料，相应杨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%，马来酸酐占3%作为偶联剂以及石蜡1%作为润滑剂，通过SHP-10A混合机高速混合，双螺杆挤出机挤出，再经过SL-6型塑料压力机成型后，将基材截成100 mm×100 mm×4 mm样板，样品挤出机热压过程中温度控制在170 ℃。

1.2.2测量色度学参数。

选择同一颜色同一浓度的样品5个，进行编号，要求样品色彩均一，表面平整。采用NF-333型分光光度计，D65光源，2°观察条件，光谱选取可见光波长400～700 nm，对所获得的单色浓度样品进行光谱反射率测量。

2结果与分析

由图1可知，5种颜料的光谱反射率均随可见光波长的增加呈上升趋势，在木塑中加入铁红颜料后其光谱反射率整体降低，光谱反射率在550～720 nm开始出现上升趋势，浓度为0.5%的光谱反射率在此范围内保持最高，而颜料浓度为2.0%的木塑复合材光谱反射率为4种浓度中最小。加入铁黄颜料后木塑的光谱反射率整体降低，在波长为550～600 nm的范围内铁黄颜料浓度的光谱反射率不再重合，铁黄颜料浓度为0.5%木塑材料光谱反射率在4种颜料浓度中保持较高。加入群青颜料后木塑的光谱反射率整体降低，经过群青颜料着色后的木塑复合材料在450 nm时光谱反射率开始明显增加，在波长为600～700 nm的范围内，颜料浓度的光谱反射率不再重合，反射率整体呈现出随浓度的增加而减小。