1 概述
色母粒（Color Master Batch）是指顏料按20%-80%比例經(jīng)研磨或雙螺桿擠出均勻地分散到樹脂中而制得的顏色顆粒，美國稱之為顏料濃縮物（ Pigment Concentration）或顏料制備物（Pigment Preparation）。它具有著色效果優(yōu)越、便于自動計量和運輸、節(jié)約能源、無粉塵、無污染等優(yōu)點，在塑料等材料的著色中應用普遍。
塑料制品采用色母粒著色最早于上世紀50年代問世于美國，60年代在歐美塑料廠得到廣泛推廣應用，70年代，它的年增長率已達25~30%。我國于上世紀70年代中旬在長沙、北京、上海等地開始研制并投入小批量生產(chǎn)。
石化工業(yè)的發(fā)展使塑料加工業(yè)獲得了突飛猛進的發(fā)展，塑料產(chǎn)品產(chǎn)量大幅度增加，質(zhì)量和檔次不斷提高，新品種不斷涌現(xiàn)，塑料制品工業(yè)在努力滿足日用消費品市場需要的同時，為農(nóng)業(yè)、包裝業(yè)、建筑與裝飾業(yè)、汽車、機械、家電、郵電等工業(yè)發(fā)展做出了積極貢獻。
因此與塑料加工業(yè)密不可分的色母粒需求量潛力不可輕視。由于我國市場的巨大潛力，以及過去10多年經(jīng)濟的快速成長，為色母粒市場的發(fā)展帶來契機，1994-2002年市場平均成長率高達24％左右，預計2003-2005年，市場將繼續(xù)保持在20％的年平均成長率。
自上世紀80年代末以來，隨著我國塑料工業(yè)的迅猛發(fā)展，尤其是汽車、家用電器及日用消費品等行業(yè)的發(fā)展，以及人們對著色制品要求的進一步提高，色母粒著色已成為塑料的主要著色方法，色母粒因此而得到最廣泛的應用。
目前，我國色母粒生產(chǎn)企業(yè)有400家之多，主要分布在廣東、浙江、江蘇、山東、北京、上海、湖南、河北和天津等省市，它們分屬于各個工業(yè)系統(tǒng)，其中年生產(chǎn)能力在1000噸以上的企業(yè)有50多家，遍布全國各地。而全國色母粒的總需求量不到12萬t/a，生產(chǎn)能力嚴重過剩，導致國內(nèi)色母粒行業(yè)普遍開工不足，市場競爭十分激烈。
國外色母粒市場主要集中在西歐、北美和日本，生產(chǎn)色母粒的企業(yè)多是跨國公司或世界500強企業(yè)，如美國Hanna、PoIyone、德國BASF、Hoechst 、瑞土Ciba-Geigy、Giarant等公司，年產(chǎn)量在100萬噸以上，其中西歐占50%以上，Hanna公司一年的銷售量達14萬噸。世界色母粒市場體系是壟斷經(jīng)營，色母生產(chǎn)集中在幾十個超級大公司。例如壟斷世界碳黑生產(chǎn)的超級大公司卡博特也壟斷了世界上30%黑色母的生產(chǎn)；科萊恩公司、漢納公司、休門公司等壟斷世界上大部分色母粒的生產(chǎn)和銷售。
雖然國內(nèi)對色母粒的研究開發(fā)已有20多年的歷史，但由于相關原材料、技術水平等與國外存在著差距，所以進展緩慢，與快速發(fā)展的塑料加工業(yè)、化纖、電纜業(yè)，尤其是建筑材料、工程塑料、細旦纖維行業(yè)極不相適應。產(chǎn)品品種結(jié)構單一，開發(fā)新產(chǎn)品的技術力量相對薄弱，致使色母粒在低檔次水平上無序競爭。一些外資企業(yè)看好國內(nèi)高檔色母粒產(chǎn)品的潛在市場，相繼在上海、廣東等地以獨資或合資的形式建廠，如美國Polyone、日本DIC等公司。我國色母粒工業(yè)可用一句話概括：發(fā)展快、差距小、前景廣。色母粒在國外發(fā)展只不過幾十年的歷史，中國改革開放使我國色母粒工業(yè)一起步就緊跟世界發(fā)展潮流。我國全套引進世界先進生產(chǎn)設備和生產(chǎn)技術，進口質(zhì)量優(yōu)異的顏料和分散劑，可以生產(chǎn)世界一流水平的色母粒。因此可以說中國色母粒工業(yè)水平與世界水平差距不大。然而中國與外國色母粒工業(yè)不同，國外色母粒工業(yè)由極少數(shù)的幾個跨國公司壟斷生產(chǎn)，而中國色母粒發(fā)展還處于計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟過渡階段?，F(xiàn)我國色母粒生產(chǎn)分屬于幾個行業(yè)，如：塑料制品行業(yè)（上海、無錫），塑料樹脂生產(chǎn)商（北京、遼陽），纖維生產(chǎn)行業(yè)，因此沒有形成中堅力量。相反由于中國知識產(chǎn)權保護不力，市場競爭規(guī)則不齊全，導致色母粒生產(chǎn)廠家如雨后春筍般的誕生，質(zhì)量參差不齊，給人們造成中國色母粒整體水平不高的錯覺。眾多廠家參與市場競爭，導致色母粒價格不斷振蕩向下，以致于投資中國的國外公司也不得不參于色母粒價格大戰(zhàn)。隨著色母粒行業(yè)競爭加劇，中國色母粒工業(yè)被迫進入調(diào)整，其必將按照世界發(fā)展規(guī)律運行。
色母粒行業(yè)的發(fā)展，使得色母粒花色品種由原來簡單著色向復雜化、功能化方向發(fā)展?，F(xiàn)在，各種專用色母粒及功能色母粒，如纖維色母粒、高速電纜色母粒、涂膜色母粒、漁網(wǎng)色母粒、阻燃色母粒、抗靜電色母粒、防霧滴色母粒、長壽色母粒、仿瓷仿大理石色母粒、納米抗菌色母粒等相繼在我國面世。同時，色母粒應用技術也日臻完善。
由于色母粒越來越受客戶的歡迎，預計美國色母粒產(chǎn)量增長速度會高于塑料工業(yè)。工程塑料用色母粒的利潤將會大于其它樹脂用色母粒的利潤，這是因為工程塑料要求色母粒耐溫高、技術含量高，因而附加值也大。
從長遠發(fā)展來看，我國塑料工業(yè)在“十五”期間將得到飛速發(fā)展，到2005年，我國塑料制品總量將超過1200萬t，需色母粒15萬-24萬t。色母粒新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)已成為塑料加工業(yè)最活躍的領域之一，尤其是在建筑材料、工程塑料和塑料薄膜等行業(yè)具有巨大的市場潛力。
在今后的幾年中色母粒在下列塑料制品中的應用將有較大幅度增長。
（1）用于包裝材料PP、PS、ABS的色母粒將保持首位增長
塑料包裝材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)紙張和玻璃近年有長足的進步。人們生活節(jié)奏加快，一次性餐具又使包裝業(yè)有了新的增長點。PP、PS、ABS包裝材料上用色母粒將劇增。
（2）汽車用色母粒有大的需求
據(jù)美國底特律全球性咨詢公司BRG Townsend公司預測，我國汽車用塑料市場幾乎每年都會成長10%，將從2000年的32.67 萬噸，10年后成長到81萬噸。我國政府在”十五”規(guī)劃中指出到2005年我國汽車產(chǎn)量將達到320萬輛，每年私家轎車的成長速率預計為12.7%。各大原材料供貨商目前正互相聯(lián)合共同發(fā)展業(yè)務，隨著與汽車行業(yè)密切相關的配套車用塑料制件的消費量隨之增加，將帶動色母粒行業(yè)的需求，因此預期用于汽車行業(yè)的色母粒需求量也將隨之上升。
（3）電纜用色母粒有較大的需求量
近年來，我國投入巨資進行農(nóng)村和城市電網(wǎng)的改造，電力建設的重點將從電站建設轉(zhuǎn)向電網(wǎng)的建設，改造和優(yōu)化電源結(jié)構。此外，我國將同時加快城網(wǎng)改造以促進電力消費。再加上架空電纜的需求量，也將帶動色母粒產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。我國加入世界貿(mào)易組織后，電信市場向世界開放，我國的數(shù)據(jù)通信市場將迅速發(fā)展，未來前景廣闊。
（4）丙綸纖維用色母粒仍將有所增長
丙綸原液著色目前還是丙綸染色唯一途徑，丙綸廣泛應用于地毯等家用裝飾材料。美國年產(chǎn)地毯13億m2 ，人均5 m2。我國才4500萬m2 ，人均僅0.05 m2。由此可見，我國地毯業(yè)有很大發(fā)展，其色母粒需求也將隨之增長。
（5）建筑材料對色母粒的需求也將增長
近年來，建筑用塑料發(fā)展很快，塑料建材已有一定的生產(chǎn)規(guī)模。合成樹脂為原料的各種塑料膜、片、板材、管材、框架、異型材等制品將會有更大的市場需求。在我國禁用鍍鋅管后，建筑給水用塑料管將很有競爭優(yōu)勢。預計到2005年我國城鄉(xiāng)室內(nèi)外給排水管鋪設需求量就達30萬噸。其中聚乙烯管材約14萬噸，燃氣管網(wǎng)聚乙烯管材需求量也達4萬噸，近年來，有近7,000 hm2的建筑使用PVC排水管，大量的鍍鋅水管被塑料管所取代。塑料管材在節(jié)能和應用上具有明顯的優(yōu)勢，尤其保溫性能普遍較好。而且塑料管材生產(chǎn)耗能僅為鍍鋅管的20%。聚烯烴等塑料管材，在”西氣東輸”管線、燃氣管網(wǎng)、建筑室內(nèi)外給排水、污水處理、節(jié)水、排污等廣闊領域中替代鋼管，具有耐熱、耐老化、機械強度高，耐環(huán)境應力開裂性、抗蠕變性能好、韌性剛度適當?shù)戎T多優(yōu)點，與鋼管相比，成本可降低12%左右，使用壽命可達50年（鋼管一般為20年），而且維護費用低。此外電線電纜光纜的護套管每年聚乙烯管用量就達4萬噸，配套的硅芯管用量要超過2萬噸。建筑材料包括PVC塑料型材和PE、PP管材。據(jù)統(tǒng)計，2000年我國PVC型材產(chǎn)量約為300萬噸。消耗色母3萬噸。到2005年，各種塑料管材的需求量將達到380萬噸左右，需色母粒4萬噸。
（6）今后用于家電產(chǎn)品、鐵路和公路建設的工程塑料將大幅上升，“十五”期間，我國工程塑料行業(yè)將保持10%-15%的增長速度。到2005年，我國五大通用工程塑料和ABS的需求量將分別達到62萬噸和160萬噸，需用色母粒4萬噸。
（7）薄膜是塑料制品的最大市場，2000年農(nóng)膜和包裝膜占塑料制品總量的50%，約450萬噸，其中農(nóng)膜為200萬噸，包裝膜為250萬噸。今后，薄膜的需求量將達到600萬噸，約需求色母粒3萬噸。
3 最新技術發(fā)展動向
色母粒技術的開發(fā)方向始終致力于顏料、分散劑和載體相互兼容，以提高顏料的分散性，進而提高色母粒中顏料的含量。下面從顏料、分散劑和載體三個方面介紹色母粒的最新技術進展。
3.1顏料
色母粒越來越向顏料高濃度化方向發(fā)展，色母粒中顏料含量越高，顏料愈難分散，所以對顏料的要求越高。高濃度色母粒用顏料的80%市場份額被國外跨國公司壟斷，這些顏料在出廠前都經(jīng)過預處理，并添加分散劑，可用于制備高濃度色母粒。
美國Sunchemical公司最近推出了一種類似于顏料預分散體的產(chǎn)品—色砂，顏料含量高達90%，分散效果較好，可直接應用，亦可以與樹脂混合造粒制備高濃度色母粒。成本較濕法產(chǎn)品低，目前其生產(chǎn)工藝過程處于保密階段。
我國生產(chǎn)顏料的技術和工藝還很落后，色母粒用顏料的品種少、質(zhì)量低。國內(nèi)一些企業(yè)雖然開發(fā)出了大分子紅顏料，但耐熱性和著色力較低，品種也少，與國外同類產(chǎn)品相比，差距還較大。而色母粒用的高檔大分子黃顏料還一片空白。
大日本油墨公司（DIC）和東洋油墨公司（TOYO INK）扮演了兼并重組的重要角色，并分別坐上世界顏料生產(chǎn)量第一把交椅。
進入90年代后期，歐洲顏料三大巨頭巴斯夫公司、汽巴公司、赫斯特公司公別在上海、青島、天津建立了合資企業(yè)，促使中國顏料生產(chǎn)有一個很大發(fā)展。1998年中國已成了世界主要有機顏料出口國之一。
無機顏料主要生產(chǎn)商德國拜耳公司在上海提供各類優(yōu)質(zhì)氧化鐵顏料；加拿大DCC公司在新鄉(xiāng)提供各類優(yōu)質(zhì)鉻系顏料；湘潭飛虹顏料有限公司生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)無毒鎘系顏料、銻鈦黃、鎳鈦黃、鈷藍等；據(jù)悉瑞士汽巴—嘉基向重慶轉(zhuǎn)讓包膜系顏料生產(chǎn)技術；世界最大碳黑制造商美國卡博特公司在上海已形成7萬t/a碳黑生產(chǎn)能力，提供各類優(yōu)質(zhì)碳黑；重慶鈦白粉股份有限公司引進生產(chǎn)金紅石型鈦白粉技術目前已投產(chǎn)。中國已成為世界上溶劑顏料生產(chǎn)基地和出口基地，已具備發(fā)展色母粒工業(yè)良好物質(zhì)基礎。
3.2 分散劑
分散劑在色母粒制備中起潤濕和包覆顏料、輔助顏料在載體中進行分散的作用。國外對分散劑的研究比較全面和深入，品種比較齊全。
科萊恩（Clariant）公司最近推出了一種新型顏料分散助劑一Ceridust系列微粉蠟。通常采用的分散助劑是各種規(guī)格的蠟。從蠟的外觀形態(tài)上看有不同形狀，最常用的是粉末狀、片狀等。普通蠟的顆粒明顯大于顏料顆粒，對顏料粒子的包覆不均勻。而微粉蠟的顆粒尺寸與顏料尺寸接近，蠟粉粒子填充在顏料粒子間使顏料粒子保持一定的距離并提供潤濕作用，能夠顯著地改進顏料的分散性。雖然價格較高，但使用微粉蠟達到與普通蠟相同的著色強度時，所用的顏料較少，并且，該微粉蠟品種齊全，可滿足聚烯烴塑料和工程塑料的不同要。目前，在歐、美等國家色母顏料分散過程中已普遍使用這種微粉蠟。
國內(nèi)分散劑的品種較少，常用的低分子量聚乙烯蠟是采用裂解法生產(chǎn)，分子量分布寬、雜質(zhì)多、有異味，對顏料的分散效果差。近幾年開發(fā)了鈦酸酯分散劑，但分散效果不明顯，還應再擴大分散劑品種，尤其是樹脂專用品種。由四平智地礦勘查開發(fā)有限公司精細化工公司利用水解專利方法生產(chǎn)的聚乙烯蠟，其質(zhì)量較裂解法生產(chǎn)的聚乙烯蠟更優(yōu)。
3.3載體
載體是色母粒的重要組成部分，其作用是增強顏料與要著色的樹脂之間的親和力和提高著色組分與樹脂的分散與混合。
用茂金屬催化法合成的樹脂作載體能大大提高顏料在色母粒中的協(xié)同效應和分散性。由于顏料在色母粒中分散性提高，可獲得一個更均一的相，因此，顏料用量更少，而同時保持著色質(zhì)量。這是因為茂金屬催化法合成的樹脂與Z-N催化法合成的樹脂不同，茂金屬催化法合成的樹脂作載體能制備高濃度的色母粒，顏色含量可達80%。
色母粒中用茂金屬催化法合成的樹脂作載體不僅會使著色容易，并使色母粒產(chǎn)生美觀感，而且對著色產(chǎn)品的力學性能也有改善。因為顏料分散好，結(jié)晶性提高，得到的制品的耐應力開裂性能提高。
現(xiàn)國內(nèi)一些樹脂生產(chǎn)廠家根據(jù)色母粒工業(yè)的快速發(fā)展狀況，相繼研制或推出了用于色母粒的專用樹脂，如，燕山石化新近推出的1I20A，蘭化研究院研制生產(chǎn)的高光色母粒專用基料，天津石化公司最近推出TJZS-2433/2650F色母粒專用樹脂.
3.4 設備
色母粒生產(chǎn)用的設備大部分均為國產(chǎn)化，主要設備同向平行雙螺桿擠出機、高低速捏和機經(jīng)過幾十年的研究開發(fā)，已達到生產(chǎn)色母粒的要求。江陰市新達塑料機械有限公司近幾年推出的往復式單螺桿混煉擠出機使國內(nèi)色母粒生產(chǎn)用設備上了一個新的臺階。
3.5總的發(fā)展趨勢與建議
色母粒向顏料高濃度方向發(fā)展以降低最終產(chǎn)品的著色成本，色母粒與添加劑相結(jié)合開發(fā)多功能的產(chǎn)品是色母粒今后的發(fā)展方向。
我國塑料行業(yè)的快速發(fā)展必將帶動色母粒行業(yè)的發(fā)展，色母粒產(chǎn)品具有廣闊的應用前景。
針對該產(chǎn)品的生產(chǎn)現(xiàn)狀，色母粒行業(yè)協(xié)會擬提出以下建議：
（1）國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)應聯(lián)合上游企業(yè)和科研究院校開發(fā)適于色母粒應用的顏料和分散劑，增加產(chǎn)品品種，提高產(chǎn)品的技術含量，使色母粒產(chǎn)品向高質(zhì)量方向發(fā)展。
（2）色母粒生產(chǎn)企業(yè)應充分利用色母粒專業(yè)委員會提供的信息，加強溝通和合作，制訂行業(yè)標準，凈化市場，使競爭變得有序，促進行業(yè)健康發(fā)展。
（3）市場對色母粒需求的特征表現(xiàn)為高度的分散化和專門化，生產(chǎn)企業(yè)應對市場需求進行細化，拓寬色母粒產(chǎn)品的應用領域，開發(fā)多功能和高技術含量的色母粒產(chǎn)品，以滿足市場的需要。
（4）中國融入WTO以后，國外企業(yè)紛紛進入中國市場，這些企業(yè)在為我國色母粒行業(yè)注入新活力的同時也加劇了市場的競爭，國內(nèi)企業(yè)只有不斷完善自我，不斷創(chuàng)新，在提高產(chǎn)品的技術含量上下功夫，才能在競爭中立于不敗之地。
目前國內(nèi)色母粒行業(yè)開工不足，其原因在于，除新建生產(chǎn)裝置增速過快，產(chǎn)品訂單不足等市場客觀因素外，還有一重要的主觀因素，即國產(chǎn)色母粒產(chǎn)品結(jié)構單一，品種不全，通用型產(chǎn)品占據(jù)很大比重，而高濃度和超高濃度，功能性色母粒及細旦纖維用色母粒所占比重較少。反觀色母粒技術水平較高的國外，顏料、分散劑等原材料品種齊全，已形成了系列化和專業(yè)化產(chǎn)品結(jié)構。所以，我國色母粒生產(chǎn)企業(yè)應苦練內(nèi)功，拓寬現(xiàn)有原材料和輔助原材料的應用范圍，開發(fā)高技術含量的色母粒產(chǎn)品，這是國內(nèi)色母粒生產(chǎn)企業(yè)擺脫發(fā)展困境的有效途徑。
4外資色母粒企業(yè)現(xiàn)狀
歐美是世界顏料工業(yè)發(fā)源地，70年代世界顏料工業(yè)第一次轉(zhuǎn)向美洲。進入90年代，由于環(huán)保費用日趨增大，人員開支使生產(chǎn)成本上升，歐洲消費已趨飽和，導致顏料工業(yè)第二次大轉(zhuǎn)移，重點轉(zhuǎn)向亞洲及中國。 在品種開發(fā)方面，我國色母粒生產(chǎn)廠家已經(jīng)開發(fā)出了纖維用色母粒、薄膜用色母粒、電線電纜用色母粒、聚烯烴色母粒、PVC色母粒、注塑制品用色母粒。我們認為，未來色母粒將朝著多功能化、高顏料含量和高技術含量方向發(fā)展。我國色母粒生產(chǎn)企業(yè)應提高產(chǎn)品的技術含量，使色母粒產(chǎn)品向高質(zhì)量方向發(fā)展，盡快多開發(fā)新品，拓寬色母粒產(chǎn)品的應用領域，使多功能和高技術含量的色母粒產(chǎn)品全力滿足市場的需要，滿足國內(nèi)所有下游用戶的需求，這樣才能在競爭中立于不敗之地。
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