著色劑賦予塑料以色彩或特殊的光學性能,不僅能使制件鮮艷、美觀,有時也能改善制件的耐候性。給予色彩的色料主要有顏料(無機、有機)和染料;給予特殊光學性能的有金屬粉,珠光、磷光、熒光色著色劑等。
著色劑的選擇應多方面考慮,一般要求著色劑性能穩(wěn)定、不分解、易擴散、耐光和耐候性優(yōu)良,不發(fā)生從制件內部向表層析出和遷移向與其接觸的其它物質的現象,對塑料色加工性(流動性、潤滑性、印刷性、涂飾性等)和使用性能(如電性能、物理力學性能、耐老化性能、毒性等)不產生影響,且價格便宜。
一、新型著色劑的優(yōu)勢
1、 具有高的著色牢度及鮮艷度、良好的透明性或遮蓋力
2、優(yōu)良的耐熱穩(wěn)定性
3、優(yōu)異的耐遷移性
4、優(yōu)良的分散性
5、與塑料有良好的相容性
6、優(yōu)良的耐光耐候堅牢度
7、具有低的成型翹曲性
8、具有低毒或無毒的環(huán)保性
二、新型著色劑的種類
1、新型不溶性偶氮顏料
最早的不溶性單偶氮顏料是漢沙黃系列,屬于乙酰乙酰芳胺類顏料,由于熱穩(wěn)定性差以及存在難以解決的起霜現象等,不適用于塑料的著色。
新型不溶性單偶氮顏料從下列五個方面進行了發(fā)展:
①引入羧酰胺基或磺酰胺基的苯系顏料
②苯并咪唑酮類顏料
③引入竣酰胺基或磺酰胺基的萘甲酰胺類顏料
④萘甲酰胺苯并咪唑酮類顏料
⑤雜環(huán)單偶氮顏料
這種新顏料用在PVC、PO等上與上述四種新型不溶性單偶氮顏料相比,不僅具有相似的不溶性和耐熱性、耐光穩(wěn)定性,而且有更髙的顏色強度。
2、不溶性雙偶氮顏料
這種顏料由于發(fā)色體系中含有兩個偶氮基,與不溶性單偶氮顏料相比具有更好的耐熱穩(wěn)定性和顏色強度,可用于PVC、PO、PE、PES等的著色。
共發(fā)展了三種結構形式:
①聯(lián)芳胺類顏料:
具有鮮艷和強的色澤,但它們在塑料中200℃以上時會發(fā)生熱分解,特別在低濃度的情況下,會產生有毒的雙氯聯(lián)苯衍生物,而且它們的耐光性也稍差,因此僅限用于PVC的著色,最重要的品種是C.I.顏料黃83。
②雙偶氮縮合顏料:
由于在重氮組分中引入了芳酰胺基且通過偶合和縮合反應來合成,其耐遷移性和耐熱性等有所改進,但它們用于PVC和PE等著色的光牢度還有待改進。
新開發(fā)的黃色雙偶氮縮合顏料改變了分子中的基團,用于 PVC、PO、PE等著色的光牢度和耐遷移性、耐熱穩(wěn)定性等都要優(yōu)于C.I.顏料黃93。另外,以往在市場上流通的紅色品種則用2分子-氨基芳香化合物與1分子二(2-羥基-3-萘甲酰)芳胺類偶合組分組成,由于分子大,它們具有優(yōu)良的耐遷移性和耐熱穩(wěn)定性,但因為其在合成的縮合過程中容易引入雜質,因此這種顏料的色釋一般不夠清晰,這種顏料能用于PVC、PO、 PES等的著色,但它們會使PP發(fā)生光降解,不適用于PP的著色,對耐候性要求高的塑料,這種顏料一般也不適合。
新開發(fā)的紅色雙偶氮縮合顏料改變了縮合的橋基和芳香環(huán)上的取代基,不僅提高了耐候性,適用于室外PVC的著色。
③聯(lián)雜環(huán)系芳胺類顏料:
由于它們在塑料中當加熱到200℃以上時會發(fā)生熱分解產生有毒的雙氯聯(lián)苯衍生物,因此僅局限于PVC的著色。
3、新型雜環(huán)顏料
市場上供應的不少雜環(huán)結構顏料都是塑料的優(yōu)良著色劑,主要有三種:二嗪系顏料、異吲哚啉酮系顏料和喹吖啶酮系顏料。
雜環(huán)顏料目前仍是塑料的重要著色劑,而且為了適應塑料著色的更高要求,近年也開發(fā)了一些新型雜環(huán)顏料,主要有:
①吡咯并吡咯二酮類顏料:
這種顏料由于分子結構中存在氫鍵,具有優(yōu)異的各種性能,不亞于喹吖啶酮系顏料,而且比偶氮縮合顏料和喹吖啶酮系顏料優(yōu)異。
②改進的喹吖啶酮系顏料:
通過采用改進粒徑、晶型和固溶體技術,開發(fā)出不少這種顏料的新品種,它們具有優(yōu)異的堅牢度、獨特的色相、髙彩度、高透明性,是塑料的優(yōu)異著色劑。
③其他新雜環(huán)結構顏料:
具有優(yōu)異的耐熱和光穩(wěn)定性,即使在很低濃度時,甚至在280℃的情況下仍具有優(yōu)異的性能包括不變形性,適用于包括PA在內所有塑料的著色。
4、新型金屬絡合顏料
近年發(fā)展了含有苯并咪唑基或異吲哚啉基的鎳絡合顏料,同樣具有優(yōu)異的性能,適用于PA、PES和 PC等幾乎所有塑料的著色。
5、新型稠環(huán)酮類顏料
①苝系顏料:
這種顏料也是用于塑料著色的理想著色劑之一,由于具有很好的耐熱穩(wěn)定性,因此可用于大多數塑料的著色,但它們在PA熔融物中會發(fā)生可逆的還原反應、在PO中會使受阻胺光穩(wěn)定劑發(fā)生光降解。
②蒽醌系顏料:
近年開發(fā)的新品種有C.I.顏料黃147、C.I.顏料黃195、C.I.顏料黃197和C.I.顏料紅177,它們都可用于塑料的著色,其中C.I.顏料紅177是多種高性能塑科的理想著色劑,其他三個黃色顏料具有髙耐熱穩(wěn)定性且可溶于塑料中,適用于PES的著色,C.I.顏料黃147還可用于ABS的著色。
③硫靛類顏料:
用于塑料著色的硫靛類顏料只有C.I.顏料紅88和C.I.顏料紅181,后者用得較多,它可溶于塑料中,適用于PES和ABS等的著色, 前者能溶于極性塑料中,適用于PVC和PO的著色,但與受阻胺光穩(wěn)定劑不相容。
三、幾種重要的塑料著色劑
1、PVC用著色劑:
PVC是一類重要的通用熱塑型材料,可選用多種類型有機顏料進行著色,但仍應依據加工條件、著色產品的最終用途等對著色劑進行特定的選擇,避免PVC著色時噴霜的現象。
對PVC的著色可按不同的要求選用不同檔次的有機顏料品種:
①通用著色劑:
具有好的經濟性,但耐久性一般(黃、橙和紅色)。
②性能優(yōu)良的著色劑(黃、橙和紅色):
品種有C.I.顏料黃139、C.I. 顏料黃183、C.I.顏料黃191、C. I.顏料橙43、GraphtolFastOrange 5GL、 C.I. 顏料紅151、 C.I. 顏料紅214、C.I.顏料紅.M2。
③適用于戶外著色制品的著色劑:
品種有C.I.顏料黃24、C.I.顏 料黃110、C.I.顏料棕23、C.I.顏 料棕25、C.I.顏料紅122、C.I.顏料藍15、C.I.顏料藍60、C.I.顏料 綠7、C.I.顏料紫23。
2、PA用著色劑:
用于PA的著色劑既可采用有機顏料,也可選用溶于聚合物的染料。用于PA著色的有機顏料可分成兩個檔次:
①應用性能一般的有機顏料:
品種有C.I.顏料黃148、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃150、C.I.顏料黃187、C. I.顏料紅149、C.I.顏料紅177、C. I.顏料紫23。
②性能優(yōu)良的有機顏料:
品種有C.I.顏料黃192、C.I.顏料橙68、C.I.顏料藍15:3、C. I.顏料綠7。
3、聚酯材料用著色劑聚酯材料(包括PET和PBT):
既可用顏料著色,如C.I.顏料黃 138、C.I.顏料黃147、C.I.顏料紅214、C.I.顏料紅242等,但更多的場合是用可溶于聚合物的溶劑染料著色,如EstofilS (Clar)、Filester (Ciba)等。
4、ABS用著色劑:
ABS的著色多采用可溶于聚合物的溶劑染料,不僅具有良好的透明度,還奮較好的光牢度,如果與無機顏料拼用,可獲得不透明的著色制品,常用的可溶于聚合物的溶劑染料有C.I.溶劑黃93、C.I.溶劑 橙60、C.I.溶劑紅111、C.I.溶劑紅135、C.I.溶劑藍104、C.I.溶劑綠3等。