监管问题正在改变人们在塑料中使用颜料的习惯。 就在不久前，选择还很简单：碳黑用于黑色，二氧化钛 (TiO2) 用于白色。但今天，事情不再如此简单。例如，炭黑面临着是否符合回收行业目前使用的一些分类技术的问题，而欧洲监管机构则将目标对准了二氧化钛。

选择变得越来越困难。塑料包装的大量回收开始于收集，然后在回收工厂中将混合塑料废料分类为各个单一材料。该分选步骤经常使用近红外 (NIR) 光学传感器来区分不同的聚合物。然而，碳黑着色产品（如薄膜、托盘和瓶子）可能会产生问题，因为颜料不能反射足够的信号。因此，这些未能分类的材料最终会进入残留部分并通常最终会进入垃圾填埋场或焚化炉。

出于这个原因，许多生产颜料或色母粒的公司一直在开发不含炭黑的黑色颜料替代品。在大多数情况下，这些替代品做不到像碳黑那么黑，但对于需要提高其产品的可分类性——最终是可持续性——的客户来说，它们通常是可以接受的折衷方案。

“通过我们最新的黑色颜料，我们可以帮助提高目前在世界范围内仍然太低的塑料包装回收率，”朗盛无机颜料 (IPG) 业务部门塑料全球市场经理Stefano Bartolucci说。几个月前，该公司推出Bayferrox 303 T，这是一种用于塑料的铁锰混合氧化物黑色颜料，可反射20%的NIR，颜色指数分类为 PBk 33。

炭黑是最常用于黑色包装材料的颜料，因为它相对便宜且具有高颜色强度。 “复合无机有色颜料 (CICP) 和锰铁氧体（后者的成本效益要高得多）是炭黑的优质替代品，这要归功于它们的特性——因为它们会反射红外光，”朗盛说。“Bayferrox 303 T还能提供比同类颜料高20%的颜色强度。

该公司表示，Bayferrox 303T更低的磁性也使其成为塑料包装着色的理想选择。例如，可磁化颜料会触发用于食品行业产品质量控制过程中的金属探测器的误报，而这可能会中断生产。

“我们已经成功地合成了一种磁性值极低的颜料，”Bar tolucci说。 “如果将我们的Bayferrox 303 T标准锰铁黑颜料进行比较，磁性已经降低了50%以上。”

图：朗盛的Bayferrox 303 T使塑料能够被用来分选消费后废料的NIR检测器识别（图片来源：LANXESS）

蓝色到棕色

同样也是针对分选做的改进，Ferro还推出Nubifer NB-803K锰铁氧体黑色氧化物PBk 33颜料，据称该颜料对可见光不透明，具有中等近红外反射率，并具有蓝黑色调。此外，该公司还有PBr 29等级的24-3950 FCP，显示出淡淡的棕色和蓝色。它被描述为具有高NIR反射率的铬铁棕色赤铁矿。这两种颜料去年都获得了FDA食品接触应用许可（它们已经获得了欧盟的批准）。

两年前，科莱恩（其颜料业务部正在被Heubach收购）推出了多种可以被各种可回收塑料的NIR检测的黑色颜料和染料。这些产品包括两种聚合物可溶性染料：用于PET、PS和PC包装的Solvaperm Black PCR及用于PC、PMMA、ABS、PS、PBT、PET、PA包装和 E&E 应用的Polysynthren Black H。该公司还推出了用于聚烯烃的Graphtol Black CLN颜料。

大约在同一时间，BASF Colors & Effects（现在是Sun Chemical的一部分）推出了Sicopal Black K 0098 FK。 该颜料也旨在简化黑色塑料的回收利用，可用于多个地区的食品接触应用。今年早些时候，FDA 食品接触符合性扩展到涵盖微波炉和烤箱速食的应用。Sicopal Black K 0098 FK略带棕色（颜色指数 PBr 29）。

红外反射

最近为红外分选引入的另一个产品是Shepherd Color的北极黑10P925，它适用于食品接触应用。它被描述为一种红外反射墨黑铬氧化铁颜料，它的颜色指数为 PBr 29。据该公司称，它适用于包装以及其它更广泛的塑料应用，如PVC建筑产品，其良好的太阳能反射率和低热量积聚可能是一个好处。Shepherd Color 营销经理Mark Ryan表示，这种颜料还能经受多次挤出。

西班牙公司Al-Farben开发了R-Black，据称由于其反射率的特定调整，它在色调、不透明度、聚合物兼容性、无毒和近红外 (NIR) 检测之间达到了很好的平衡。该公司说： “R-Black的性能已经在欧洲的主要回收工厂中使用NIR光谱技术进行了测试。”

与此同时，色母粒专家Ampacet研发了Rec-NIR-Black色母粒系列。该公司表示，该系列中的一些产品已经收到了COTREP（法国家庭塑料包装可回收性资源和专业知识中心）积极的技术建议。Gabriel-Chemie 还通过COTREP认证扩展了其 NIR 可检测黑色母粒产品范围。

图：Gabriel-Chemie的无炭黑NIR可分选黑色母粒通过了CITREP认证（图片来源：Gabriel-Chemie）

Sort是来自Holland Colors的新黑色母粒系列，其中包含与NIR分选兼容的颜料或染料。“它消除了回收难题，同时提供同样的美感和颜色深度，”该公司表示。Holland Colour全球添加剂产品市场经理Mark Kalisvaart表示，该公司可以根据客户需求开发不同色调的牌号。他补充说，Holland Colors正在继续开发该系列，他将此描述为即将推出的一系列下一代产品。

Kafritis的CC 90778 LL黑色母粒是另一种非NIR吸收替代品。该公司表示，它具有很高的着色强度和不透明度，在任何浓度下都具有近红外反射性，并且极其耐热，这使其即使经过多个加工步骤仍然适用于所有塑料。该牌号于2019年推出，现已在美国、欧洲和日本获得食品接触许可。高莱（Colloids）还开发了两种NIR可检测黑色母粒产品：用于PET食品托盘的MPT9D2281和用于PP或PE托盘的MPE9D2282。

图表显示 Kafrit的CC 90778 LL黑色母料在NIR范围内具有与炭黑相当的反射率（图片来源：Kafrit）

碳影响

Ferro塑料全球营销经理Daniel Lladó表示，这些替代颜料是否正在从炭黑蛋糕中切走一大块尚不清楚。 “近红外可分选黑色塑料市场目前尚未完全开发，但价值链上的许多项目正在开发中，”他说。

他还表示，提高炭黑替代品的性价比和颜色强度的发展正在不断进行。“在配制黑色塑料部件时，通常蓝相和黑度是要实现的非常重要的特性。在不损失黑度的情况下获得蓝黑色的可能策略之一是在配方中添加群青。”

卡博特公司的业务主要以碳黑为基础，它当然也看到了炭黑产品的丰富生命力。“炭黑提供了有利于各种塑料应用的差异化性能属性，包括卓越的不透明度、着色强度和黑色，”该公司表示。“我们没有意识到回收生产中基于NIR的分拣系统会影响碳黑在塑料中的使用。”

对于需要母粒能通过标准NIR光谱检测的客户，卡博特提供了Plasblak PE8590NIR黑色母粒。据说它适用于聚烯烃包装和消费品，包括与食物接触的塑料，卡博特说这种颜料是近红外可检测的。

除了包装市场，卡博特还推出了针对汽车应用的新母粒。它们包括Plasblak母粒XP6622A、XP6633A 和 XP6589B，据称与竞争产品相比，它们具有卓越的气味、更好或相同的颜色特性以及更低的VOC 排放量。

这些母粒与三种蓝相黑色母粒Plasblak XP6621A、XP6623A和XP6632A黑色母粒于4月同时推出，这些母粒是应汽车、电子和消费品行业的要求而开发的，以减少材料中的蓝色颜料并用黑色母粒代替。

“我们的新产品线具有低气味、高机械强度和蓝相特性，”卡博特欧洲、中东和非洲和美洲地区特种化合物高级产品经理Wentzel Coetzer说。据称，与对标材料相比，新的母料还可以减少改性材料中颜料的使用。

Coetze说：“所用炭黑的形态，主要是其粒径，会影响底色，作为一般准则，较大颗粒的炭黑将导致塑料部件的蓝色调。

Plasblak XP6559A黑色母粒于1月推出，是一种PA6黑色母粒，适用于需要对坚固零件进行颜色改进的改性塑料公司。据卡博特称，它在填充（玻璃纤维增强和阻燃）和非填充系统中都具有良好的性能，并且允许制造商使用少三倍的母料来达到与对标材料相同的黑度。

去年年底推出的Plasblak XP6801D黑色母料是一种基于苯乙烯丙烯腈的配方，Coetzer 表示，它满足了苯乙烯市场的需求，无需在颜色和机械性能之间进行权衡。“制造商可以在不牺牲冲击性能的情况下获得更高的颜色，减少最终材料中的母料添加量，并减少与搬运和运输相关的温室气体排放，”他说。

图：卡博特最新黑色母粒的黑度和蓝相特性与公司现有牌号及竞争对手产品相比（来源：卡博特公司）

导电选项
在Orion Engineered Carbons公司，美洲销售和营销总监Jennifer Stroh表示，最近智能手机、电动汽车 (EV) 和消费电子产品的增长增加了对用于静电释放 (ESD) 应用、电磁干扰 (EMI) 应用和射频干扰 (RFI) 屏蔽的轻质热塑性导电改性材料的需求 。

“Orion Engineered Carbons一直是开发导电炭黑颜料以满足市场不断增长需求的领导者，”她说。“我们在与电线电缆及导电聚合物应用相关的各个客户处采取了多项导电聚合物计划。”

Orion聚合物应用技术市场经理Vasanth Narayanan表示，虽然大多数炭黑颜料可提高热塑性塑料的导电性，但“真正的导电炭黑颜料是一种在低添加量下赋予导电性，同时保持流动性和机械性能的材料。”

Narayanan补充说，Orion的技术团队最近对PP和PC聚合物进行的研究表明，导电炭黑颜料如Orion Printex XE 2B和Printex kappa 70等的用量比传统上用于着色和紫外线损伤保护应用的标准炭黑颜料低得多。“开发用于聚合物应用的真正导电炭黑颜料的关键是能够设计具有非常高比表面积和结构/网络的这些颜料，”他说。

最新开发的产品包括Printex Kappa 70。根据Orion NA聚合物技术经理Scott Brewer的说法，它提供了比用于相同最终用途应用的其他一些炭黑颜料更好的流动性能。他说：“选择合适的导电炭黑颜料对于我们的客户挤出没有缺陷的最终产品至关重要。”

Orion 声称，Printex kappa 70也已经过测试，证明其在最大限度地减少对最终产品冲击性能的负面影响方面优于其他一些炭黑颜料。

图：Orion最新的 Printex kappa 70炭黑颜料与其他炭黑颜料的流动性能比较

（来源：Orion Engineered Carbons）

图：不同炭黑和添加量对冲击强度的影响比较（来源：Orion Engineered Carbons）

回收路线

通过旧轮胎热解生产再生炭黑 (rCB) 也有动作。其中一些动作已经落下，如早期进入供应方的Pyrolyx于2020年底被宣布资不抵债，还有一些正在向前推进，如总部位于美国的Bolder Industries表示，尽管疫情带来了物流和供应问题，但它在2021年一直在经历“指数式”增长。 “这很大程度上是由于Bolder 服务的各个行业领域的需求增加，”公司发言人说。

Bolder目前在美国密苏里州玛丽维尔的工厂于2019年初投入商业运营。强劲的产品需求促使公司扩建了工厂。到2022年第一季度（主要是由于新冠疫情，比原计划晚了大约一年）产能将增加两倍以上。

该公司表示，其产品BolderBlack已被证明可以用于开发N300型炭黑的主色调和N700型的着色底色。 紫外线防护水平与原生炭黑处于同一水平。

Bolder Industries表示，“与vCB（原生炭黑）制造商和大型炭黑最终用户的独特合作伙伴关系加快了Bolder Industries即将在未来几个月宣布的新绿地制造基地的建设规划。” 该公司表示，它正在全世界范围内寻找合适地点。10月初，该公司表示已筹集了8000万美元的股权和另外1亿美元的承诺项目资金，“以加快其商业可扩展性并提高其在全球的环境、社会和治理 (ESG) 方面的影响。”

图：位于美国玛丽维尔（ Maryville）的 Bolder Industries回收炭黑（rCB）工厂正在安装新设备

（图片来源；BOLDER）

自去年年底以来，Bolder一直与Continental Carbon Company (CCC) 合作，提供含各种比例Bolder Black的CCC炭黑混合物。产品也可从Tokai Carbon获得。由于每个牌号都是作为定制解决方案生产的，因此目前没有可用的数据表。

在瑞典，Scandinavian Enviro Systems 在其位于Åsensbruk的工厂从报废汽车轮胎中回收的油和炭黑已通过国际可持续发展与碳认证 (ISCC) 计划的认证。它是世界上第一家回收炭黑获得的ISCC 认证的公司。
Scandinavian环境系统销售经理Fredrik Olofsson表示，该公司的主要重点是在轮胎和其他橡胶制品中重复使用 rCB。“许多（母料）公司就塑料应用与我们联系，并且我们在该行业中的 rCB 应用进行了多次评估，”他说。

“要我说，平均每年我们会与10-15家塑料生产商接触。但是，我们从未签订任何商业合同。” 他说，原因之一是rCB中的灰分含量对于塑料来说可能太高了，还有颗粒大小——它目前可研磨至 30 微米。