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聚氯乙烯材料在日常生活中非常易見，顏色也很豐富。最近小編一直與PVC材料客戶溝通交流，總在考慮PVC著色的一些問題，為此還翻閱了一些資料。為了大家能夠借鑒參考，整理了相關(guān)資料中的部分內(nèi)容分享之。回復(fù)“PVC',查看更多相關(guān)內(nèi)容
圖1 PVC著色發(fā)泡板
聚氯乙烯（PVC）是氯乙烯單體經(jīng)聚合而成的熱塑性樹脂，其分子式為[CH2CHCl]n，分子量為3.6萬~8.5萬。
圖2 PVC的分子結(jié)構(gòu)
由于PVC樹脂鍵上帶有負(fù)電性很強(qiáng)的氯原子，使分子鍵之間產(chǎn)生很大的引力，阻礙了分子鍵之間的滑動(dòng)，因此PVC相當(dāng)剛硬，并且具有良好的耐化學(xué)腐蝕性。但質(zhì)脆而硬，缺少彈性。由于PVC的含氯量大于55%，因而具有阻燃性和自熄性。
PVC分子鏈的極性使樹脂的加工溫度較高，通常根據(jù)制品要求加入不同量的增塑劑減少分子間的引力和增加制品柔韌性。PVC在熱、氧和光的作用下會(huì)脫出HCl而變色，材料性能降低，因此，在其加工過程中需要熱、光穩(wěn)定劑。
PVC可用熱塑性塑料成型方法加工制品，但主要是擠出成型制品，如管材、板材、型材、電線電纜等制品。
圖3 PVC異型材和管道
PVC是無定形高聚物，沒有明顯的熔點(diǎn)，加熱到120~150℃時(shí)具有可塑性。由于它的熱穩(wěn)定性差，在該溫度下會(huì)有少量氯化氫氣體放出，氯化氫氣體并促進(jìn)其進(jìn)一步分解，故無論加工硬質(zhì)制品還是軟質(zhì)制品必須加入堿性穩(wěn)定劑中和氯化氫氣體而抑制其催化的裂解反應(yīng)，對(duì)不同的制品還需要增塑劑、潤滑劑、填充劑、著色劑等。
與加工有關(guān)的樹脂性能包括：顆粒大小、熱穩(wěn)定性、分子量，魚眼，松密度，純度和雜質(zhì)，孔隙率及表面構(gòu)型。懸浮樹脂中有些顆粒難以塑化，在薄膜中形成魚眼，聚氯乙烯樹脂的孔隙率大小與吸收增塑劑的快慢有很大影響。
所謂增塑劑的吸收時(shí)間就是指從增塑劑加入捏合機(jī)到料不污染吸收紙為止。
下面以聚氯乙烯電線電纜對(duì)著色劑的質(zhì)量要求為例，介紹聚氯乙烯著色的注意事項(xiàng)。
普通的PVC電線電纜是以用懸浮法工藝生產(chǎn)的疏松性聚氯乙烯樹脂或共改性樹脂為基本成分，再加上增塑劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、填充劑以及著色劑等輔助成分，經(jīng)混合、造粒等工序加工而成的，其規(guī)格可分為：絕緣級(jí)、普通絕緣級(jí)、普通護(hù)層級(jí)、耐寒護(hù)層級(jí)、柔軟護(hù)層級(jí)、耐熱級(jí)等。其顏色也多種多樣，五花八門。按照線纜行業(yè)的約定，絕緣級(jí)和普通絕緣級(jí)的顏色有10類，即黑、白、灰、黃、橙、紅、紫、藍(lán)、綠和棕。普通護(hù)層級(jí)和柔軟護(hù)層級(jí)的顏色分為4類，即黑、白、灰和深藍(lán)，耐寒護(hù)層級(jí)則為黑色。
常用的著色劑可分為染料和顏料兩大類。因染料在PVC樹脂系統(tǒng)，尤其是軟質(zhì)PVC中遷移現(xiàn)象特別嚴(yán)重，故PVC電線電纜著色劑只能用顏料。由于顏料的性能（光學(xué)性能、牢度性能、加工性能及物理性能）與其分子結(jié)構(gòu)、晶格類型，制造工藝密切相關(guān)，因而必須恰當(dāng)選擇，才能獲得理想的使用效果。
就PVC電線電纜的著色而言，考慮到所用樹脂及相關(guān)助劑的特征，結(jié)合顏料的特點(diǎn)，在選擇著色劑時(shí)應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)問題。
（1）耐光性
不同分子結(jié)構(gòu)的著色劑，耐光性也不同。在陽光照射下，由于日光中紫外線的輻射，加之氧和水等物質(zhì)的存在，著色劑的分子結(jié)構(gòu)被破壞。著色劑的顏色與其對(duì)各種光波的吸收選擇有關(guān)。如果著色劑的共軛體系被破壞，必然影響對(duì)光的吸收，引起色澤的變化。著色劑的分子結(jié)構(gòu)愈穩(wěn)定，耐光性愈好。
作為聚氯乙烯著色劑的耐光性應(yīng)在5級(jí)以上，而著色劑的用量增多，耐光性提高。耐光性不僅與著色劑的分子結(jié)構(gòu)和用量有關(guān)，而且還與增塑劑的用量有關(guān)。一般來說，增塑劑用量增多，耐光性降低。例如，軟質(zhì)聚氯乙烯塑料，增塑劑用量越多，著色劑用量雖不變，但著色劑的相對(duì)含量漸減，所以耐光性能降低，因此，硬質(zhì)聚氯乙烯的褪色速度往往比軟質(zhì)遲緩。
此外，有的著色劑必須配置一定濃度才符合要求，若低于此濃度，則耐光性極差。例如，立索爾寶紅BK的使用量必須在0.07%以上，耐光性才理想。對(duì)于不透明淺色制品，所用著色劑很少，不能達(dá)到一定濃度，可適當(dāng)添加遮蓋力大的無機(jī)著色劑，如鈦白粉以提高耐光性。有兩種耐光性不同的著色劑拼用時(shí)，由于耐光性較高地屏蔽了紫外線而使耐光性較低的著色劑受到保護(hù)，所以也會(huì)使耐光性提高?；貜?fù)“PVC',查看更多相關(guān)內(nèi)容
（2）耐熱性
在溫度升高時(shí)，可提高著色劑在聚合物中的可溶性。但由于著色劑的耐熱性不同，其著色效果也不相同。有的顏料受熱時(shí)會(huì)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，如酞青藍(lán)主要有兩種晶型，色光有很大差別。在一般情況下是α型，在聚氯乙烯加工溫度高于160℃時(shí)，就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)棣滦停t光藍(lán)色就會(huì)變成綠光藍(lán)色。
在一定溫度下，著色劑和其他添加劑如抗氧劑或微量雜質(zhì)（催化殘留物）也可能發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致制品褪色。聚氯乙烯在加工受熱時(shí)可分解放出氯化氫，對(duì)于一些無機(jī)著色劑，可在氯化氫的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而變色。著色劑除了適應(yīng)聚氯乙烯塑料加工和成品使用溫度外，還要考慮溫度與時(shí)間的關(guān)系，如在160℃長時(shí)間加熱和200℃短時(shí)間加熱所采用的著色劑是有區(qū)別的，所以對(duì)硬質(zhì)聚氯乙烯制品著色劑的要求與對(duì)軟質(zhì)的要求有所不同。
（3）分散性
聚氯乙烯著色劑要有良好的分散性，通常有機(jī)顏料的分散性優(yōu)于無機(jī)顏料。分散性對(duì)著色劑的鮮艷度有直接影響，分散性不良的色光不鮮艷，著色率較低。
（4）遷移性
著色劑的遷移，就是指著色粒子在被著色系統(tǒng)中發(fā)生位移，尤其是從被著色體內(nèi)部移至表面的現(xiàn)象。這種位移情況，在軟質(zhì)PVC著色系統(tǒng)中最為突出。
著色劑在聚合物中的遷移通?？梢苑譃樗姆N情況，即結(jié)垢、浮色、滲色和粉化。其中第一種現(xiàn)象直接發(fā)生在著色加工過程中，其余三種則發(fā)生在著色物的使用過程中。
著色劑在PVC樹脂中的遷移性首先與其分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般而言，使用無機(jī)顏料，考慮其結(jié)垢性，其滲色、浮色和粉化性很小。有機(jī)顏料則不同，必須做全面考慮。
例如有機(jī)顏料的遷移性
1）其一與它在PVC樹脂中的溶解度有關(guān)，在加工溫度下溶解度越大，則一旦冷卻后，其過飽和度就越高，再結(jié)晶的傾向及速度就越快，浮色就越明顯。
2)其二與濃度有關(guān)，著色物中有機(jī)顏料添加量越高，則浮色的傾向也越大；
3）其三與有機(jī)顏料的分子量有關(guān)，分子量越大，分子的空間構(gòu)型越復(fù)雜，則在樹脂中的遷移速度就越慢，其浮色就越??；
4）其四還與著色的加工條件、著色物的使用環(huán)境等因素有關(guān)，如著色加工溫度越高，潛在的浮色傾向就越高，著色物的使用環(huán)境溫度越高，粉化及滲色的傾向就越大。
5）與PVC電線電纜料中的增塑劑含量有關(guān)，含量越高，有機(jī)顏料的遷移傾向就越大。
6）有機(jī)顏料的化學(xué)結(jié)構(gòu)與增塑劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)越相似，則顏料的遷移傾向也就越大。
顯然，一些分子量較低的有色酚類合成的不溶性單偶氮紅色譜系有機(jī)顏料是不宜用于PVC電線電纜料著色的。
某些著色劑由于和樹脂相容性差，或因溶解于增塑劑中，具有向制品表面遷移析出的現(xiàn)象，而嚴(yán)重時(shí)會(huì)起霜。滲色現(xiàn)象在軟質(zhì)聚氯乙烯塑料中發(fā)生較多，起霜就是在塑料表面緩慢形成的薄層著色劑沉淀，揩擦就可以將它去除，一般可在制品制成半年后發(fā)生。起霜與著色劑在聚合物中、在增塑劑或聚合物增塑體系中的溶解度有關(guān)。過程基本如下：在高溫加工時(shí)，由于著色劑在樹脂中溶解度大，當(dāng)迅速冷卻時(shí)，色料在體系中成為過飽和狀態(tài)，經(jīng)一定時(shí)間后，在塑料與空氣界面形成著色劑微晶，晶體逐漸在表面成大，更多的著色劑向表面遷移，即起霜。
凡具有遷移性的著色劑，一般不宜作為聚氯乙烯塑料的著色劑，但由于目前聚氯乙烯著色劑的品種、數(shù)量和來源存在一定的困難，因此也采用某種色澤鮮艷而遷移性不強(qiáng)的著色劑，如堿性玫瑰精。采用時(shí)應(yīng)掌握以下原則：
①著色劑具有遷移性，但僅為溶于增塑劑所造成（即微溶于增塑劑中），它與樹脂相容性尚可，則考慮用于不加增塑劑或加入少量增塑劑的硬質(zhì)塑料制品中。
②用于對(duì)色澤鮮艷度要求高，而對(duì)遷移性要求一般的制品。
③采用略有遷移性著色劑的用量要盡量減小。
（5）著色力
著色力的大小與著色劑的分散性或比表面積的大小有關(guān)，分散性越好，比表面積越大，著色力越高。由于有機(jī)顏料的分散性與比表面積都較無機(jī)顏料大，所以著色力較高，同時(shí)無機(jī)顏料的色澤鮮艷度低于有機(jī)顏料。
（6）PVC的老化性能
①影響PVC老化性能的因素：目前室外應(yīng)用的著色PVC的比例是可觀的并且不斷增長，但是經(jīng)過一段時(shí)間使用，會(huì)像其他塑料一樣，由于老化的原因產(chǎn)生顏色變化，為了避免褪色需要進(jìn)行以下約束：選用種類和用量最佳的著色劑，采用不透明顏料。
②老化現(xiàn)象：隨著時(shí)間的推移，塑料由于老化而變壞，這是由于表面的降解。然而，不透明的有機(jī)、無機(jī)顏料和有機(jī)、無機(jī)顏料的共同作用可以延緩老化現(xiàn)象。
圖4 PVC著色手套
（7）電性能
著色劑用于絕緣材料著色時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮所用著色劑的電性能。其影響主要體現(xiàn)在被著色材料的體積電阻、介電常數(shù)及擊穿頻度上。前兩項(xiàng)與著色劑在被著色體中的分散程度有關(guān)。通常PVC樹脂中加入著色劑后，總會(huì)或多或少的降低其電性能。其中影響的程度，以黑色和白色為最小，黃、紅、橙和一些綠色居中，其他顏色則較大。
另外還與顏料中的水溶性電介質(zhì)及含濕量等有關(guān)。一般純度高的，水溶性電介質(zhì)少的，極性小的，含濕量低的，其體積電阻較高。著色劑的介電常數(shù)對(duì)通訊電纜尤為重要。相鄰絕緣層之間所用的著色劑的介電常數(shù)之差最好低于百分之一，否則會(huì)產(chǎn)生竄線等現(xiàn)象影響信息傳輸?shù)馁|(zhì)量。此外，若著色劑分散不良，某些地方存在較大的著色劑顆粒，通電時(shí)易被電流擊穿，造成漏電，嚴(yán)重影響其絕緣性能。
（8）顏色穩(wěn)定性
使PVC電線電纜發(fā)生顏色變化的因素主要如下：
①著色劑的耐光性。著色劑的耐光性與其本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，同時(shí)與其濃度及是否與沖淡劑（如鈦白粉）共用有關(guān)。無機(jī)顏料的耐光性，無論是濃色還是淺色，無論是單用還是鈦白粉共用，其耐光性均較高。對(duì)于有機(jī)顏料而言，其耐光性優(yōu)劣可歸納為：偶氮顏料<雜環(huán)顏料；不溶性偶氮顏料<偶氮色淀顏料；偶氮顏料<偶氮縮合顏料；小分子顏料<大分子顏料；顏料粒徑小的<顏料粒徑大的；與鈦白粉共用<有機(jī)顏料單用；使用濃度低的<使用濃度高的。
②著色劑與被著色物在使用環(huán)境中接觸到的化學(xué)品的化學(xué)發(fā)應(yīng)。若發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，可能會(huì)改變著色劑的顏色性能，從而導(dǎo)致顏色變化。不過，這種因素是可以預(yù)測(cè)的，如群青類顏料在酸性環(huán)境中褪色；鉻黑、鉬鉻紅類顏料在硫化物存在下會(huì)生成硫化鉛而使顏色暗淡。因此，只要在配色前，慎重選擇著色劑就可以避免這個(gè)問題。
③PVC樹脂老化。PVC樹脂在光照下也會(huì)發(fā)生光化降解反應(yīng)，使樹脂的光反射率發(fā)生變化，這樣也會(huì)引起顏色的變化。但其影響程度遠(yuǎn)小于前面兩個(gè)因素。
④綜合以上分析，用作PVC電線電纜的要求概括如下：
A、從著色劑品種來看。不用有機(jī)顏料（遷移性大）；不用金屬、珠光類特種著色效果的顏料（顆粒大、電性能差）；少用群青藍(lán)或紫類顏料（褪色快）；少用氧化鐵黃、氧化鐵紅、氧化鐵棕和氧化鐵黑類顏料（使PVC樹脂分解）；少用爐法炭黑（電性能及分散性能相對(duì)較差）；少用含鈣的色淀類顏料（吸濕性大，影響電性能）；少用高級(jí)有機(jī)顏料（價(jià)格高、分散性較差）。
B、從著色劑的牢度性能來看。耐酸性一定要好，耐熱性好，耐遷移性好，耐光性好。
C、從著色劑的物性指標(biāo)來看。顏色穩(wěn)定性較高（色差、著色力變化較?。?；吸油量較小（有利于分散）；水溶性呈中性或微酸性（在PVC著色系統(tǒng)中穩(wěn)定性好）；水中電介質(zhì)含量低（電性能好）；含濕量低（加工性好，電性能好）。
（9）加工穩(wěn)定性
PVC電線電纜的著色，一般是本體著色而非表面涂色。因此，無論使用色粉、色膏，還是用色母粒使PVC著色，前提條件是需要使PVC樹脂處于熔融狀態(tài)，從而使著色劑能均勻分布在熔體中。但是，在這樣的加工條件下，著色劑本身可能會(huì)發(fā)生化學(xué)的或顏色的變化。
如某些偶氮顏料的耐熱性較差，會(huì)發(fā)生分解成相應(yīng)的色酚和色基，使色相發(fā)生變化。像某些偶氮的聯(lián)苯胺黃類、聯(lián)苯胺橙類顏料，彩度明顯降低。
其二，著色劑中的某些成分可能會(huì)促使PVC樹脂的降解，如鐵離子和鋅離子是PVC樹脂降解反應(yīng)的催化劑。因此，使用氧化鐵（紅黃棕黑）顏料或氧化鋅、硫化鋅和立德粉類白顏料會(huì)降低PVC樹脂的降解產(chǎn)物發(fā)生作用，一方面色料褪色，另外一方面促進(jìn)PVC樹脂的降解。如群青類（藍(lán)和紫）顏料耐酸性差，故在PVC著色加工過程中，會(huì)與PVC分解產(chǎn)生的氯化氫發(fā)生相互作用而失去應(yīng)有的顏色及著色力?；貜?fù)“PVC',查看更多相關(guān)內(nèi)容
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來源：《色母粒生產(chǎn)及應(yīng)用百問》 部分由艾邦高分子整理
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