有机颜料在塑料着色中的应用指南：性能要求、种类选择与行业趋势

有机颜料在塑料着色中的应用详解｜性能要求与种类选择指南

合成树脂、塑料与合成纤维是现代工业的重要组成部分，广泛应用于包装、建筑、汽车、电子、电器及日用品等领域。随着这些工业的迅速发展，对着色剂的需求持续增长。由于不同着色对象在工艺与性能上的要求差异，着色剂（尤其是有机颜料）需不断提升其质量水平。着色剂的性能不仅直接影响产品外观，还关系到塑料、树脂及合成纤维的耐候性、强度等应用性能。

一、着色剂在塑料和树脂中的性能要求

用于塑料和合成树脂着色的着色剂（包括有机颜料、无机颜料、染料等），必须满足以下关键性能指标：

1. 颜色表现力

• 高色强度、鲜艳度与色彩纯度
• 适当的透明度或遮盖力，根据应用需求选择

2. 热稳定性

塑料加工温度通常较高（160–300°C），着色剂必须具有良好的耐热性，以防止色变、分解或结晶结构改变。尤其在聚酯、聚碳酸酯等高温热塑性树脂中，着色剂热稳定性是关键指标。

3. 抗迁移性

高抗迁移性有助于防止着色剂从塑料基体中析出或迁移至表面，避免“喷霜”等现象。迁移性与颜料分子大小、极性、溶解性等密切相关，通常通过在80°C、0.98MPa与白色塑料接触24小时的方法进行测试。

4. 分散性与相容性

颜料应具备良好的分散性，能在树脂中均匀分布，不结团、不沉降，且不与树脂或添加剂发生不良反应。粒径一般应控制在2–3μm以内，避免影响制品性能。

5. 耐候性与耐光性

用于户外制品的颜料必须具备良好的耐光、耐气候性能。无机颜料虽耐候性强、稳定性高，但颜色不够鲜艳，有机颜料则色泽鲜艳、着色力强，在改善耐候性的基础上应用广泛。

二、塑料着色剂的主要结构类型

塑料着色剂主要分为两大类：

1. 染料类

染料类主要包括溶剂染料和分散染料，染料是通过渗透溶解的方式着色，适用于透明塑料制品（如PS、PMMA、PC）：

• 常见品种包括溶剂黄93（Solvent Yellow 93）、溶剂红135（Solvent Red 135）、溶剂蓝104（Solvent Blue 104）等；
• 要求具备良好的溶解性、热稳定性与耐光性，并符合环保和无毒性标准。

2. 颜料类

包括无机颜料和有机颜料，均不溶于树脂，通过细颗粒分散着色。

有机颜料因其种类繁多、色泽鲜艳、着色力高和性能优异，已成为塑料和树脂最重要的着色剂。根据结构不同，主要分为以下几类：

不溶性偶氮颜料

主要适用于塑料着色的品种是结构复杂的单偶氮和双偶氮颜料，色谱以黄、橙、红为主。代表品种包括：

• 偶氮缩合颜料（颜料黄93、94、95等；颜料红144、166、242等）
• 苯并咪唑酮颜料（颜料黄151、154、180和颜料棕23等）
• 杂环颜料（如颜料黄139、147等）

色淀颜料

主要是萘酚磺酸（羧酸）红色淀颜料，具有分子极性大、分子量适中、热稳定性好和着色力高的特点。代表品种有：

• 颜料红48:2
• 颜料红53:1
• 颜料红151

酞菁颜料

具有优异的耐热性、耐光性、耐候性、高着色力和耐迁移性，适用于各种树脂和塑料着色，但色谱仅限于蓝、绿色。代表品种：

• 颜料蓝15、15:1（稳定型）、15:3（β型）、15:6（ε型）
• 颜料绿7、36等

杂环和稠环酮类颜料

用于高性能塑料产品，具有极佳的耐光性和化学稳定性。包括：

• 喹吖啶酮颜料（Quinacridone）
• 二噁嗪颜料（Dioxazine）
• 异吲哚啉酮颜料（Isoindolinone）
• 蒽醌类颜料（Anthraquinone）
• 二酮吡咯并吡咯颜料（DPP）
• 靛蓝类颜料（Indigoid）
• 金属络合物类颜料（Metal Complex）

三、常见塑料类型的着色技术与注意事项

塑料制品种类繁多，其成型加工方式不同，对颜料的选择和着色方式也提出了多样化的要求。常见的着色方法包括：

• 与树脂直接混合（干混）
• 制备色母粒后添加
• 在聚合或纺丝前添加染料/颜料

对于纤维用树脂（如聚酯、聚酰胺、聚丙烯等），着色多采用熔融纺丝、湿法纺丝或干法纺丝技术，要求颜料具备良好的热稳定性和分散性，颜料粒径应小于2–3μm，以免影响拉伸强度或造成断裂。

近年来，部分新型高性能杂环有机颜料被广泛应用于不同类型的工程塑料，其选择应结合各类树脂的加工特性及终端应用要求。

1. 聚氯乙烯（PVC）

加工温度：较低（约120–180°C）

PVC是一种使用广泛的热塑性材料，着色时可采用多种有机颜料。但需注意以下几点：

• 起霜现象：主要由颜料在加工温度下部分溶解，冷却后析出重结晶而引起。软质PVC中增塑剂会加剧这一现象。
• 颜料选择：应优选低迁移性、高热稳定性颜料，如喹吖啶酮黄、酞菁蓝等。

2. 聚烯烃（PE、PP）

聚烯烃是产量最大的塑料之一，主要分为：

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

有机颜料在聚烯烃中更易迁移，迁移趋势随熔体指数增加和聚合物分子量降低而加剧。

某些有机颜料可能导致聚乙烯产品变形或收缩，这是因为它们作为成核剂促进了塑料结晶。针状或棒状颜料更易引起收缩，而球形结晶颜料则影响较小。

3. 透明树脂(如聚苯乙烯)着色

PS、SAN、PMMA、PC等透明树脂为了保持透明度，除了使用颜料着色外，更倾向于使用溶剂染料(SD)和分散染料(Dis.D.)。这些染料需具备：

• 良好的热稳定性
• 优异的耐光性和耐候性
• 不溶于水
• 符合毒性标准
• 在有机溶剂中有足够溶解性

4. 聚酰胺（PA，俗称尼龙）

加工温度：约230–300°C

尼龙树脂对着色剂要求高，需兼顾耐热性、分散性和耐光性，可使用有机颜料或聚合物可溶性染料着色：

• 常用有机颜料：PY147、PY150、PR149、PR177、PV23等
• 高性能颜料：PY192、PG7等
• 若用于纤维着色，多采用聚合物可溶性染料

5. 聚酯（PET、PBT）

加工温度：PET聚合时约280–300°C

聚酯类材料常用于纤维、薄膜领域，着色方式包括：

• 预聚合染色：采用聚合物可溶性染料，在聚合初期加入。
• 高性能颜料：常用如PY138、PR214、PR242等，具备高热稳定性，适用于高温熔融纺丝。

6. ABS树脂

ABS兼具刚性与韧性，表面光泽好，适用于电器、汽车零件等外观部件。

• 透明ABS：多使用溶剂染料，如Solvent Red 135、Solvent Blue 104等。
• 不透明ABS：可复配无机颜料与有机颜料，注意避免影响韧性或造成应力开裂。

7. 聚氨酯（PU）

PU广泛用于人造革、涂层、泡沫制品，其着色需兼顾耐溶剂性与化学稳定性：

• 溶剂型PU（如DMF体系）：颜料需具备优异的相容性和迁移抵抗力。
• PU泡沫：着色剂需具备足够的化学稳定性。

四、技术发展趋势

塑料工业正朝着功能化、环保化方向发展，对着色剂的要求不断提高。当前发展重点包括：

• 高性能有机颜料：增强耐热、耐候、抗迁移性能
• 环保型产品：低重金属、无卤素、低VOC
• 功能型着色剂：如抗静电、红外反射、自清洁型颜料
• 专用色母粒技术：提升分散性、降低用量、便于加工

同时，颜料制剂化趋势显著，通过表面处理、超微粉化和载体预分散等手段，提高颜料在塑料中的综合应用性能。

结语

塑料和合成树脂领域的着色技术正在不断向高性能、定制化、绿色环保方向迈进。随着新材料、新工艺的不断涌现，着色剂的开发也更加注重结构创新与应用匹配。未来，拥有高热稳定性、优异耐候性和环保特性的专用型有机颜料将成为推动行业升级的重要力量。