关于色迁移分析解析方案

《关于色迁移分析解析方案》

色迁移与色渗透问题的发生总的来讲是由于分子运动的结果，由于分子运动受温度影响，因而温度越高，色迁移与色渗透的现象越严重。下面分别阐明色迁移与色渗透的发生因素和发生机理。

一、色迁移

色迁移的发生主要与墨层中颜料的分子量及温度有关，对于某些颜料来说，也与颜料接触到的物体如空气、基材等所含的水分有关。颜料分子量越大，则分子间的作用力、分子质量及体积也相应增加，分子移动时的空间位阻以及所需要的能量就要提高；当颜料的分子量小，在一定温度时，颜料分子就能脱离靠微弱分子间力形成的晶格而运动，就像大家所熟知的单质碘晶体的升华现象也是这个道理。根据对颜料分子量及试验结果的统计分析，发现若颜料（色淀颜料应是解离后的母体染料，见后）的分子量超过500时，这种颜料在摄氏100多度左右一般就不易发生迁移。我们下面来具体分析研究一下有关颜料的组成和微观结构与迁移性能的关系。

1、碳黑。黑墨的着色颜料是碳黑，有槽法碳黑和炉法碳黑，是有机气体不完全燃烧的产物。简单理解碳黑的组成是碳元素，微观结构好象是单个碳原子构成。但实质上完全不是这样，因为碳原子外层有4个电子，可以和另外4个碳原子形成4个共价单键，所以碳黑的结构是单个碳原子靠共价键相互连接起来形成的正四面体方式的立体网状结构的碳原子集合体，这种碳原子集合体是构成碳黑的最基本的原始粒子，原始粒子通过再结合或者附聚在一起而成为较大的基本颗粒。据报道，科技人员通过特殊方法制得了碳原子数最少为24的管状碳颗粒。由此可见，构成碳黑的基本原始粒子的相对质量不再是12，而是很大，碳原子之间以共价键相连，因而碳原子也不容易以单个原子方式脱离开。碳黑化学性质稳定，相对质量大，所以黑墨很难发生迁移。

2、钛白。白墨的着色颜料是钛白，其基本组成单元为二氧化钛，化学式为TiO2。我们知道，钛元素原子序数为22，位于周期表第Ⅳ付族，外层电子结构为：

钛原子与氧原子结合形成二氧化钛时，外层轨道发生杂化，共形成6个杂化轨道，其中4个杂化轨道形成了4个共价键，钛原子外层此时还空余两个杂化轨道，由于氧原子外层尚各有两对孤对电子，能提供给钛原子形成配位键，因而二氧化钛分子就不像二氧化碳分子那样为直线型单个结构，而是靠配位键连接起来形成的立体网状的大分子晶体结构，如金红石型和锐钛型两种晶格。这样，由于配位键能高，二氧化钛也不容易以单个的TiO2分子形式脱离晶格，所以白墨也很难发生迁移。

3、酞菁蓝和酞菁绿。酞菁蓝即铜酞菁，为一个大型多环平面分子，分子量为576，铜酞菁高卤代后为酞菁绿，因而酞菁绿的分子量要高于酞菁蓝。酞菁颜料分子量大，具有优异的化学稳定性，500℃升华而不分解的耐热性等，所以也难以发生迁移。

4、偶氮颜料。对于单偶氮颜料来说，由于分子量小，所以比较容易发生迁移；对于双偶氮颜料及缩合偶氮颜料来说，例如联苯胺黄、颜料红44等，由于大大提高了分子量，所以就不易发生迁移。

5、色淀颜料。这种类型的颜料发生迁移的情况取决于颜料中母体染料的分子量。因为即使这种颜料的分子量大大超过了500，但由于受水分的作用，颜料晶体可以解离为母体染料及其他小分子基团，温度升高时，这种解离作用加剧。因此，色淀颜料总的来说比较容易发生迁移，例如青莲色源、桃红等。

6、杂环颜料。如永固紫，属二噁嗪类，由于分子量大，化学性质稳定，因而也不容易发生迁移。

二、色渗透

色渗透发生机理比色迁移复杂，除了与颜料本身的特性如分子量、受水作用影响程度有关外，还与薄膜的特性有关。

颜料对薄膜的扩散渗透受聚合物分子的极性、结晶度、密度、分子排列的影响，取决于薄膜聚合物中高分子链进行热运动时高分子之间形成孔穴的大小以及当温度提高时孔穴扩张的情况，扩散渗透主要在非结晶区域进行。当温度较低时，颜料是不容易穿过薄膜的，这是因为低温时颜料分子的能量较低，既不易克服分子间力，同时高分子链段的运动幅度较小，不足以产生颜料分子通过所需要的较大孔穴。对于经过拉伸定向以及结晶度较高的薄膜如PET、BOPP、HDPE等，由于分子排列规整度较高，即使在较高的温度下，其总蠕变量、蠕变速度仍然较低，分子链段运动困难，所以这类薄膜一般难以发生颜料色渗透问题。但对于尼龙、非线型聚乙烯等类型薄膜来说，由于是无定型态，结晶程度低，分子间隙大，在较高温度时就易发生色渗透现象，特别是尼龙有热变型温度不高、尺寸不稳定、吸水量大、遇热水易降解等缺点，所以用尼龙薄膜制作的蒸煮袋、水煮袋使用时容易渗透某些颜色。但在干燥状态时，这些颜料对尼龙薄膜的渗透作用减弱，这是因为消除了水份对尼龙薄膜及颜料的双重影响。

墨层中连接料对色迁移和色渗透的影响不是很强烈，这是因为颜料分子既然能克服内部分子间力运动，一般也就能克服颜料分子与连接料中树脂分子之间的作用力而冲破连接料的“包围”发生迁移。但连接料中树脂分子的极性对颜料分子的运动迁移是有影响的，极性越强，迁移一般就越困难。例如青莲色源、桃红等颜料在用松香树脂制作成的胶版油墨中的迁移程度比在普通凹版复合油墨（氯化聚丙烯型）低，也就是这个原因。

由此可见，色迁移与色渗透发生的原因是由于墨层中的颜料、温度、湿度、薄膜本身特性等方面共同作用的结果。要防止色迁移与色渗透的发生，塑料包装印刷企业必须认真做好如下工作：

1、认真咨询塑料薄膜及油墨生产企业，了解其产品特性。如新东方油墨集团有限公司对本公司生产的每一种油墨的色迁移和色渗透性能都做了详细研究，积累了丰富的经验，并热情向用户提供技术指导。

2、加强对油墨、塑料薄膜适用性的确认。要注意各种材料能否配伍使用。特别是在较高温度情况下使用尼龙、非线型聚乙烯类型的薄膜需要反复试验试用成功几次后，才能扩大批量使用，并记录这时所采用的工艺参数。因为大多数原材料生产企业产品的使用都有一定局限性，无法控制及照顾到各类用户后处理加工及进一步深加工和使用的方方面面，对下游产品的加工处理及后续产品的使用的了解也不一定很全面。

3、保持生产过程工艺参数控制的一致性。特别要注意对温度的控制。

4、加强对油墨、塑料薄膜的检测。对色迁移与色渗透要求也应纳入日常检测内容，换用不同批号即使是同一企业所生产的塑料薄膜时也应注意检测，这是因为塑料薄膜的特性与聚合工艺及拉伸工艺都有关系，受影响的因素较多。

5、尽可能选用名优及高档产品。