著色劑為何會影響抗氧劑、光穩(wěn)定劑作用效果？

改變塑料材料色澤、同時賦予塑料制品靚麗外觀的顏料或染料均可稱為塑料著色劑。著色劑著色的塑料制品的生產(chǎn)消費量占全部塑料制品生產(chǎn)消費的80%以上。

圖 著色劑（色粉）

由于著色劑分子中所含化學(xué)元素種類不同、化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，塑料著色劑產(chǎn)品不僅用途、著色力、遮蓋力、著色持久性或牢固性、耐候性、耐化學(xué)品性、毒性等主要性能存在顯著差異，而且對著色塑料制品的加工成型性、加工過程的熱氧穩(wěn)定性、使用過程的光、氧穩(wěn)定性能產(chǎn)生一定影響。

尤其對光、氧穩(wěn)定化的著色塑料制品，塑料著色劑若與抗氧劑、光穩(wěn)定劑配合不當，即可導(dǎo)致著色塑料制品過早褪色或變色，又可加快著色塑料制品的光、氧老化速度。

一 著色劑對抗氧劑作用的影響

鉻黃是不透明的無機著色劑，可用于聚烯烴、聚苯乙烯、丙烯酸樹脂等熱塑性塑料，其著色力強、遮蓋性好，耐水和耐溶劑性優(yōu)良。

但因鉻黃是鉻酸鉛或堿式鉻酸鉛同硫酸鉛組成的含鉛化合物，與含硫抗氧劑DLTP、DSTP、1035、300等共用，在塑料加工的高溫條件下會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成黑色硫化鉛，影響塑料制品的外觀，也大幅度削弱了抗氧劑的防熱氧老化作用。因此，含鉻著色劑不能與含硫抗氧劑共用。

此外，聚丙烯分子鏈中含有叔碳原子，極易受氧引發(fā)而分解，在加工、儲存和應(yīng)用過程中必須使用抗氧劑進行防老化保護。在著色聚丙烯中，某些著色劑會與低分子受阻酚抗氧劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而削弱抗氧劑的作用。部分著色劑對聚丙烯中低分子酚類抗氧劑的作用影響（表）可分為三類： 

表1 著色劑（15%）對加有酚類抗氧劑聚丙烯的熱氧穩(wěn)定性的影響

• 嚴重影響：槽法炭黑、單偶氮紅3B、喹吖啶酮品紅、酞菁藍、氧化鐵黃棕；

• 中等影響：酞菁綠、爐法炭黑、群青、氧化鉻綠；

• 稍有影響：鎘黃、（硫化）汞鎘紅、金紅石型二氧化鈦。

珠光粉在某些樹脂中與單酚抗氧劑BHT共用時，會使白色制品變黃而引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量問題。

二 著色劑對光穩(wěn)定劑作用的影響

著色劑對著色塑料制品中光穩(wěn)定劑作用的影響主要有兩方面作用。

一是著色劑含銅、錳、鎳等重金屬元素或雜質(zhì)，具有光活性、光敏性，催化并加快塑料材料的光老化速度。含有游離銅和雜質(zhì)的酞菁藍會促使聚丙烯光老化；氧化鐵紅可使聚丙烯中苯并三唑、二苯甲酮、有機鎳鹽光穩(wěn)定劑的效能下降20%以上；對于聚乙烯，二氧化鈦、群青、氧化鉻綠、鈷綠、鐵紅等著色劑的使用，會加劇光老化。

二是某些分子結(jié)構(gòu)的著色劑可與光穩(wěn)定劑發(fā)生作用，直接削弱光穩(wěn)定劑的效能。酸性著色劑可使受阻胺光穩(wěn)定劑失效；在聚丙烯中，偶氮紅、黃可與受阻胺光穩(wěn)定劑發(fā)生作用，偶氮縮合紅BR、偶氮縮合黃3G可使受阻胺光穩(wěn)定劑作用分別下降25%和50%左右。

圖  抗氧劑

表2為不同著色劑對含有苯并三唑類光穩(wěn)定劑（UV—328）的高壓聚乙烯光穩(wěn)定性的影響?？梢钥闯觯?strong>桔鉻黃明顯提高高壓聚乙烯的光穩(wěn)定性，酞菁綠和群青略有提高或無多大影響，而鎘黃則降低了高壓聚乙烯的光穩(wěn)定性。

F.Steinlin和W.Sear用不同著色劑（1％）、抗氧劑1010（0.1％）、光穩(wěn)定劑770（0.5％）和聚丙烯于285℃下紡絲，并拉伸4倍，得到80分特/24根的纖維。此纖維經(jīng)過氙燈光老化試驗， 

表 2不同著色劑對含苯并三唑的高壓聚乙烯薄膜的光穩(wěn)定性的影響

當強度下降50％時，對樣品所受輻射量進行對比。對比結(jié)果說明，用有機顏料黃、紅、橙分別著色的聚丙烯纖維，雖然加入抗氧劑和光穩(wěn)定劑，但其穩(wěn)定性低于未著色的聚丙烯纖維。

總結(jié)：對光、氧穩(wěn)定化的著色塑料制品，塑料著色劑若與抗氧劑、光穩(wěn)定劑配合不當，即可導(dǎo)致著色塑料制品過早褪色或變色，又可加快著色塑料制品的光、氧老化速度如何正確使用助劑，對于塑料制品的穩(wěn)定性至關(guān)重要。因此在塑料改性過程中，對于助劑結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的了解與掌握，是非常重要的。

文章作者李杰，艾邦高分子整理編輯

作者簡介

李杰高工主要從事塑料抗氧劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑等塑料防老化功能助劑、功能母料及塑料功能材料的科研、開發(fā)、生產(chǎn)、檢測、應(yīng)用及企業(yè)管理工作。

曾任北京市農(nóng)藥-助劑質(zhì)量監(jiān)督檢驗站站長、北京助劑研究所所長、北京化工三廠總工程師等職務(wù)。

現(xiàn)任北京加成助劑研究所所長、北京天加科技有限公司總經(jīng)理，并任中國石化聯(lián)合會中小企業(yè)工作委員會副主任委員、科技部中小企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展基金專家?guī)鞂＜?、全國塑料標準化技術(shù)委員會老化試驗方法分會委員、中國塑料加工工業(yè)協(xié)會專家委員會專家、中國塑編協(xié)會專家、中塑協(xié)塑料助劑專業(yè)委員會專家組專家，《增塑劑》編委會副主任委員、《精細與專用化學(xué)品》、《塑料助劑》、《合成材料老化與應(yīng)用》編委，中國塑料加工工業(yè)協(xié)會改性專委會常務(wù)理事、工程塑料專委會理事、中國染料工業(yè)協(xié)會色母料及功能母料專委會委員等職。

2006年、2014年，二次獲得中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會授予的“中國石油和化工優(yōu)秀民營企業(yè)家”稱號。

獲得國家發(fā)明專利和北京市科學(xué)技術(shù)進步獎，發(fā)表論文90余篇，主編《塑料助劑與配方設(shè)計技術(shù)》（第一版、第二版、第三版）、《聚氯乙烯助劑與配方設(shè)計技術(shù)》、《塑料穩(wěn)定劑及其應(yīng)用》、《塑料光穩(wěn)定劑與應(yīng)用技術(shù)》(化學(xué)工業(yè)出版)、《塑料潤滑劑及表面助劑》（中國石化出版社）等專著，參與起草國家標準《塑料熱老化試驗方法》GB/T 7141-2008等。

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