有機(jī)顏料在塑料著色中的應(yīng)用詳解｜性能要求與種類選擇指南

合成樹脂、塑料與合成纖維是現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于包裝、建筑、汽車、電子、電器及日用品等領(lǐng)域。隨著這些工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)著色劑的需求持續(xù)增長。由于不同著色對(duì)象在工藝與性能上的要求差異，著色劑（尤其是有機(jī)顏料）需不斷提升其質(zhì)量水平。著色劑的性能不僅直接影響產(chǎn)品外觀，還關(guān)系到塑料、樹脂及合成纖維的耐候性、強(qiáng)度等應(yīng)用性能。

一、著色劑在塑料和樹脂中的性能要求

用于塑料和合成樹脂著色的著色劑（包括有機(jī)顏料、無機(jī)顏料、染料等），必須滿足以下關(guān)鍵性能指標(biāo)：

1. 顏色表現(xiàn)力

• 高色強(qiáng)度、鮮艷度與色彩純度
• 適當(dāng)?shù)耐该鞫然蛘谏w力，根據(jù)應(yīng)用需求選擇

2. 熱穩(wěn)定性

塑料加工溫度通常較高（160–300°C），著色劑必須具有良好的耐熱性，以防止色變、分解或結(jié)晶結(jié)構(gòu)改變。尤其在聚酯、聚碳酸酯等高溫?zé)崴苄詷渲?，著色劑熱穩(wěn)定性是關(guān)鍵指標(biāo)。

3. 抗遷移性

高抗遷移性有助于防止著色劑從塑料基體中析出或遷移至表面，避免“噴霜”等現(xiàn)象。遷移性與顏料分子大小、極性、溶解性等密切相關(guān)，通常通過在80°C、0.98MPa與白色塑料接觸24小時(shí)的方法進(jìn)行測試。

4. 分散性與相容性

顏料應(yīng)具備良好的分散性，能在樹脂中均勻分布，不結(jié)團(tuán)、不沉降，且不與樹脂或添加劑發(fā)生不良反應(yīng)。粒徑一般應(yīng)控制在2–3μm以內(nèi)，避免影響制品性能。

5. 耐候性與耐光性

用于戶外制品的顏料必須具備良好的耐光、耐氣候性能。無機(jī)顏料雖耐候性強(qiáng)、穩(wěn)定性高，但顏色不夠鮮艷，有機(jī)顏料則色澤鮮艷、著色力強(qiáng)，在改善耐候性的基礎(chǔ)上應(yīng)用廣泛。

二、塑料著色劑的主要結(jié)構(gòu)類型

塑料著色劑主要分為兩大類：

1. 染料類

染料類主要包括溶劑染料和分散染料，染料是通過滲透溶解的方式著色，適用于透明塑料制品（如PS、PMMA、PC）：

• 常見品種包括溶劑黃93（Solvent Yellow 93）、溶劑紅135（Solvent Red 135）、溶劑藍(lán)104（Solvent Blue 104）等；
• 要求具備良好的溶解性、熱穩(wěn)定性與耐光性，并符合環(huán)保和無毒性標(biāo)準(zhǔn)。

2. 顏料類

包括無機(jī)顏料和有機(jī)顏料，均不溶于樹脂，通過細(xì)顆粒分散著色。

有機(jī)顏料因其種類繁多、色澤鮮艷、著色力高和性能優(yōu)異，已成為塑料和樹脂最重要的著色劑。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，主要分為以下幾類：

不溶性偶氮顏料

主要適用于塑料著色的品種是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的單偶氮和雙偶氮顏料，色譜以黃、橙、紅為主。代表品種包括：

• 偶氮縮合顏料（顏料黃93、94、95等；顏料紅144、166、242等）
• 苯并咪唑酮顏料（顏料黃151、154、180和顏料棕23等）
• 雜環(huán)顏料（如顏料黃139、147等）

色淀顏料

主要是萘酚磺酸（羧酸）紅色淀顏料，具有分子極性大、分子量適中、熱穩(wěn)定性好和著色力高的特點(diǎn)。代表品種有：

• 顏料紅48:2
• 顏料紅53:1
• 顏料紅151

酞菁顏料

具有優(yōu)異的耐熱性、耐光性、耐候性、高著色力和耐遷移性，適用于各種樹脂和塑料著色，但色譜僅限于藍(lán)、綠色。代表品種：

• 顏料藍(lán)15、15:1（穩(wěn)定型）、15:3（β型）、15:6（ε型）
• 顏料綠7、36等

雜環(huán)和稠環(huán)酮類顏料

用于高性能塑料產(chǎn)品，具有極佳的耐光性和化學(xué)穩(wěn)定性。包括：

• 喹吖啶酮顏料（Quinacridone）
• 二噁嗪顏料（Dioxazine）
• 異吲哚啉酮顏料（Isoindolinone）
• 蒽醌類顏料（Anthraquinone）
• 二酮吡咯并吡咯顏料（DPP）
• 靛藍(lán)類顏料（Indigoid）
• 金屬絡(luò)合物類顏料（Metal Complex）

三、常見塑料類型的著色技術(shù)與注意事項(xiàng)

塑料制品種類繁多，其成型加工方式不同，對(duì)顏料的選擇和著色方式也提出了多樣化的要求。常見的著色方法包括：

• 與樹脂直接混合（干混）
• 制備色母粒后添加
• 在聚合或紡絲前添加染料/顏料

對(duì)于纖維用樹脂（如聚酯、聚酰胺、聚丙烯等），著色多采用熔融紡絲、濕法紡絲或干法紡絲技術(shù)，要求顏料具備良好的熱穩(wěn)定性和分散性，顏料粒徑應(yīng)小于2–3μm，以免影響拉伸強(qiáng)度或造成斷裂。

近年來，部分新型高性能雜環(huán)有機(jī)顏料被廣泛應(yīng)用于不同類型的工程塑料，其選擇應(yīng)結(jié)合各類樹脂的加工特性及終端應(yīng)用要求。

1. 聚氯乙烯（PVC）

加工溫度：較低（約120–180°C）

PVC是一種使用廣泛的熱塑性材料，著色時(shí)可采用多種有機(jī)顏料。但需注意以下幾點(diǎn)：

• 起霜現(xiàn)象：主要由顏料在加工溫度下部分溶解，冷卻后析出重結(jié)晶而引起。軟質(zhì)PVC中增塑劑會(huì)加劇這一現(xiàn)象。
• 顏料選擇：應(yīng)優(yōu)選低遷移性、高熱穩(wěn)定性顏料，如喹吖啶酮黃、酞菁藍(lán)等。

2. 聚烯烴（PE、PP）

聚烯烴是產(chǎn)量最大的塑料之一，主要分為：

• 低密度聚乙烯(LDPE)：加工溫度160-260°C
• 高密度聚乙烯(HDPE)：加工溫度180-300°C
• 聚丙烯(PP)：加工溫度220-300°C

有機(jī)顏料在聚烯烴中更易遷移，遷移趨勢隨熔體指數(shù)增加和聚合物分子量降低而加劇。

某些有機(jī)顏料可能導(dǎo)致聚乙烯產(chǎn)品變形或收縮，這是因?yàn)樗鼈冏鳛槌珊藙┐龠M(jìn)了塑料結(jié)晶。針狀或棒狀顏料更易引起收縮，而球形結(jié)晶顏料則影響較小。

3. 透明樹脂(如聚苯乙烯)著色

PS、SAN、PMMA、PC等透明樹脂為了保持透明度，除了使用顏料著色外，更傾向于使用溶劑染料(SD)和分散染料(Dis.D.)。這些染料需具備：

• 良好的熱穩(wěn)定性
• 優(yōu)異的耐光性和耐候性
• 不溶于水
• 符合毒性標(biāo)準(zhǔn)
• 在有機(jī)溶劑中有足夠溶解性

4. 聚酰胺（PA，俗稱尼龍）

加工溫度：約230–300°C

尼龍樹脂對(duì)著色劑要求高，需兼顧耐熱性、分散性和耐光性，可使用有機(jī)顏料或聚合物可溶性染料著色：

• 常用有機(jī)顏料：PY147、PY150、PR149、PR177、PV23等
• 高性能顏料：PY192、PG7等
• 若用于纖維著色，多采用聚合物可溶性染料

5. 聚酯（PET、PBT）

加工溫度：PET聚合時(shí)約280–300°C

聚酯類材料常用于纖維、薄膜領(lǐng)域，著色方式包括：

• 預(yù)聚合染色：采用聚合物可溶性染料，在聚合初期加入。
• 高性能顏料：常用如PY138、PR214、PR242等，具備高熱穩(wěn)定性，適用于高溫熔融紡絲。

6. ABS樹脂

ABS兼具剛性與韌性，表面光澤好，適用于電器、汽車零件等外觀部件。

• 透明ABS：多使用溶劑染料，如Solvent Red 135、Solvent Blue 104等。
• 不透明ABS：可復(fù)配無機(jī)顏料與有機(jī)顏料，注意避免影響韌性或造成應(yīng)力開裂。

7. 聚氨酯（PU）

PU廣泛用于人造革、涂層、泡沫制品，其著色需兼顧耐溶劑性與化學(xué)穩(wěn)定性：

• 溶劑型PU（如DMF體系）：顏料需具備優(yōu)異的相容性和遷移抵抗力。
• PU泡沫：著色劑需具備足夠的化學(xué)穩(wěn)定性。

四、技術(shù)發(fā)展趨勢

塑料工業(yè)正朝著功能化、環(huán)保化方向發(fā)展，對(duì)著色劑的要求不斷提高。當(dāng)前發(fā)展重點(diǎn)包括：

• 高性能有機(jī)顏料：增強(qiáng)耐熱、耐候、抗遷移性能
• 環(huán)保型產(chǎn)品：低重金屬、無鹵素、低VOC
• 功能型著色劑：如抗靜電、紅外反射、自清潔型顏料
• 專用色母粒技術(shù)：提升分散性、降低用量、便于加工

同時(shí)，顏料制劑化趨勢顯著，通過表面處理、超微粉化和載體預(yù)分散等手段，提高顏料在塑料中的綜合應(yīng)用性能。

結(jié)語

塑料和合成樹脂領(lǐng)域的著色技術(shù)正在不斷向高性能、定制化、綠色環(huán)保方向邁進(jìn)。隨著新材料、新工藝的不斷涌現(xiàn)，著色劑的開發(fā)也更加注重結(jié)構(gòu)創(chuàng)新與應(yīng)用匹配。未來，擁有高熱穩(wěn)定性、優(yōu)異耐候性和環(huán)保特性的專用型有機(jī)顏料將成為推動(dòng)行業(yè)升級(jí)的重要力量。