聚烯烴著色時，應(yīng)重點考慮所用顏料對加工溫度的耐熱性以及其對加工制品收縮變形的影響，也應(yīng)考慮所用顏料對聚烯烴其他助劑（如受阻胺類穩(wěn)定劑）的相容性。
（1） 顏料對熱氧化的影響 由于PP分子鏈上存在眾多的叔碳原子，其上的氫原子和碳原子的鍵能小，極易受熱氧、光氧以及催化劑殘留物引發(fā)，使氫原子脫落生成活潑的自由基（R·）而產(chǎn)生裂解和交聯(lián)。為此，常在PP中加入抗氧劑。但是某些抗氧劑和顏料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而削弱其抗氧功能，致使PP熱氧穩(wěn)定性變差。例如，可把顏料對加有酚類抗氧劑PP的熱氧老化程度的影響分為三類。
① 嚴(yán)重降解。槽法炭黑、單偶氮紅3B、喹吡啶酮品紅、酞菁藍(lán)、氧化鐵黃棕。
② 中等程度降解。酞菁綠、爐法炭黑、群青、氧化鉻綠。
③ 稍有降解。鎘黃、（硫化）汞鎘紅、金紅石型氧化鐵。
顏料對聚丙烯熱氧穩(wěn)定性試驗可采用誘導(dǎo)期對比法。此法是以加有2%顏料的聚丙烯和不加顏料的聚丙烯用布拉班德塑化儀在氮保護(hù)下，混料10min，然后將其模壓成10um薄膜試樣，直接在0.1MPa、150℃測其氧吸收速度。表1-1為各顏料對聚丙烯的熱氧老化性。但僅用顏料作為聚丙烯的熱氧化穩(wěn)定劑，其穩(wěn)定效果是很差的，尚需添加酚類抗氧劑。
表1-1 顏料對聚丙烯熱氧老化性的影響
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顏料
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150℃誘導(dǎo)期/min
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顏料
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150℃誘導(dǎo)期/min
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單偶氮紅3B
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50±2
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酞菁綠
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288±8
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本色聚丙烯
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173±20
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氧化鉻綠
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250±20
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喹吖啶酮品紅
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175±12
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（硫化）汞鎘紅
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275±8
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酞菁藍(lán)
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177±7
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群青
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276±6
|
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金紅石型二氧化鈦
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186±3
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爐法炭黑
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310±2
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氧化鐵黃棕色
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212±9
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槽法炭黑
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343±10
|
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鎘黃
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227±3
|
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（2）顏料盒抗氧劑的匹配 塑料制品易遇氧而老化，故在加工過程中常常加入抗氧劑。按抗氧機(jī)理，它可分為主抗氧劑，主要是游離基抑制劑——胺類和酚類抗氧劑，例如264（2，6-二叔丁基對甲苯酚）、2246[2,2ˋ-****（4-甲基-6-叔丁基苯酚）]、CA[1,1,3-三（2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基）]、1010四[β-3,5-二叔丁基-4-羥基（苯基）丙酸]****酯；輔助抗氧劑（又稱重金屬鈍化劑），例如DLTP（硫化二丙酸二月桂酯）、DSTP（硫代二丙酸雙十八酯或硫代二丙酸雙硬脂酸鋅）、亞磷酸三苯酯等。
加有抗氧劑的聚丙烯中，某些顏料盒抗氧劑會發(fā)生反應(yīng)，因而減弱了抗氧劑的功能，使聚丙烯的熱氧穩(wěn)定性變劣。例如酚類抗氧劑易被碳黑吸收或（和）與其反應(yīng)，因而失去活性。所以，在著色制品中應(yīng)選用適宜的抗氧劑。顏料對加有抗氧劑（酚類）聚丙烯的影響大小如表1-2所示，它可分為三類。其中：嚴(yán)重降解，槽法炭黑、單偶氮紅3B、喹吖啶酮品紅、酞菁藍(lán)、氧化鐵黃棕色；中等程序降解，酞菁綠、爐法炭黑、群青、氧化鉻綠；稍有降解，鎘黃、（硫化）汞鎘、金紅石型二氧化鈦。
表1-2 顏料（0.5%）對加有抗氧劑（酚類）聚丙烯的熱氧老化影響
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顏料
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熱氧穩(wěn)定性降低/％
|
顏料
|
熱氧穩(wěn)定性降低/％
|
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金紅石型二氧化鈦
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15
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酞菁綠
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44
|
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（硫化）汞鎘紅
|
15
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喹吖啶酮品紅
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51
|
|
群青
|
15
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酞菁藍(lán)
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54
|
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氧化鉻綠
|
17
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氧化鐵黃棕
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63
|
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鎘黃
|
27
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單偶氮紅3B
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78
|
|
爐法炭黑
|
29
|
槽法炭黑
|
93
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（3）顏料對耐候性的影響 塑料性能變劣，大多數(shù)是由于受紫外線照射而致，尤其是在有氧和水分存在下老化加劇。太陽光中波長為290~400nm稱為紫外線，其放射能達(dá)到402KL/MOL時，足以破壞聚合物分子中的C-H鍵，從而引起塑料性能變化。
高聚物在紫外線光照下的老化反應(yīng)的熱氧自動氧化反應(yīng)一樣，也伴有聚合物的裂解和交聯(lián)，致使其力學(xué)性能變化，同時，生產(chǎn)羥基反應(yīng)物和發(fā)色團(tuán)，加劇了聚合物的顏色變化。對各種塑料的*有害波長如表1-3所示。
表1-3 各種塑料的*有害波長
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塑料名稱
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*有害波長/nm
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塑料名稱
|
*有害波長/nm
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聚乙烯
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254
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聚酰胺
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254
|
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聚丙烯
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375
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聚碳酸酯
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254
|
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聚苯乙烯
|
254
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聚酯
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280~360
|
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聚氯乙烯
|
245
|
醋酸纖維素
|
254
|
|
聚甲基丙烯酸甲酯
|
254
|
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一般，顏料有利于塑料制品的光穩(wěn)定性，因為它能夠產(chǎn)生對光的屏蔽作用，能屏蔽波長為375nm的有害輻射光線。也正是此波長使聚丙烯降解。為此，添加對光屏蔽作用的顏料尤為重要，表1-4為顏料對聚丙烯（未加抗氧劑）紫外線穩(wěn)定性的影響。
表1-4 顏料（2%）對聚丙烯紫外線穩(wěn)定性的影響
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顏料
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顏料的穩(wěn)定指數(shù)①
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顏料
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顏料的穩(wěn)定指數(shù)①
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未加顏料
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-
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氧化鐵黃棕
|
-
|
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單偶氮紅3B
|
-
|
酞菁藍(lán)
|
-
|
|
喹吖啶酮品紅
|
-
|
酞菁綠
|
-
|
|
鎘黃
|
-
|
槽法炭黑
|
-
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金紅石型二氧化鈦
|
-
|
氧化鉻
|
25
|
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（硫化）鎘紅
|
-
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① 加顏料和不加顏料樣品人工老化試驗數(shù)據(jù)比較。
表4-4示出，只有單偶氮紅、喹吖啶酮品紅顏料對聚丙烯的耐紫外光老化無改善，其他各種顏料均對聚丙烯的耐紫外光有不同程度的提高。其中，槽法炭黑可提高約12倍。因此，人們在考慮室外使用的煤氣管道、地膜等制品時通常加入炭黑就是基于此原因。
要注意的是酞菁藍(lán)中含有游離銅和雜質(zhì)會促使聚丙烯光老化。對于聚乙烯，某些顏料如二氧化鈦、群青、氧化鉻綠、鈷綠、鐵紅等的添加，加劇光老化，只有鎘系、炭黑、酞菁系顏料才能改善炭黑的添加濃度，對PE戶外壽命也有很大影響；添加量在0.5%以下，防護(hù)效果很差。
（4）顏料和光穩(wěn)定劑的匹配 PP因耐候性較差，所以常常添加光穩(wěn)定劑以提高耐候性，因此必須了解這些光穩(wěn)定劑和著色劑之間的適當(dāng)配合，現(xiàn)簡述如下。
表1-5 為顏料對添加各種光穩(wěn)定劑聚丙烯的影響。表中示出，添加顏料對光穩(wěn)定是提高的，但遠(yuǎn)不如添加光穩(wěn)定劑。但顏料和光穩(wěn)定劑一般發(fā)生作用會降低光穩(wěn)定劑的效能，尤其受阻胺光穩(wěn)定劑和偶氮黃、紅作用，其光穩(wěn)定效果下降更為明顯。
表1-5 顏料對光穩(wěn)定劑的影響（0.3%光穩(wěn)定劑，0.4%顏料）
（強(qiáng)度下降50%時千蘭利①數(shù)）
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顏料
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未加
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苯并三唑BZT
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鎳鹽Ni
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二苯甲酮BZP
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受阻胺HALB
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苯甲酸鹽（或酯）BZA
|
|
金紅石型二氧化鈦
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23
|
27
|
39
|
33
|
92
|
47
|
|
氧化鐵紅
|
15
|
23
|
24
|
25
|
|
44
|
|
鎘黃
|
17
|
23
|
32
|
29
|
80
|
42
|
|
鎘紅
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18
|
25
|
31
|
33
|
85
|
44
|
|
群青
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13
|
26
|
32
|
31
|
85
|
42
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偶氮縮合黃3G（G.L.Pigment黃93）
|
22
|
23
|
31
|
29
|
40
|
33
|
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偶氮縮合紅BR(G.L.Pigment紅-144)
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15
|
22
|
35
|
34
|
58
|
43
|
|
酞菁藍(lán)
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16
|
22
|
41
|
35
|
94
|
51
|
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未加顏料
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13
|
28
|
30
|
32
|
80
|
39
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① 蘭利（Langley）指太陽輻射能量，1蘭利=4.1868J/min。
表1-6為顏料對含有苯并三唑類光穩(wěn)定劑的高壓聚乙烯光穩(wěn)定性的影響。此表說明橘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。
表1-6 苯并三唑?qū)煌伭系腖DPE薄膜（80um）的光穩(wěn)定性的影響①
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顏料
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苯并三唑（Tinurin328）用量/%
|
伸長率降至50%所需時間/%
|
顏料
|
苯并三唑（Tinurin328）用量/%
|
伸長率降至50%所需時間/%
|
|
無
|
無
|
140
|
橘鉻黃
|
無
|
335
|
|
無
|
-
|
375
|
鎘黃
|
-
|
310
|
|
無
|
-
|
430
|
群青
|
-
|
435
|
|
鎘黃
|
無
|
175
|
酞菁綠
|
-
|
460
|
|
群青
|
無
|
250
|
橘鉻黃
|
-
|
530
|
|
酞菁綠
|
無
|
285
|
|
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① 此實驗采用碳弧人工老化儀。
（5）顏料對塑料制品成型收縮的影響 由于顏料晶型在聚烯烴成型加工時會產(chǎn)生晶核，加速了聚烯烴結(jié)晶，因而影響了制止收縮，其圓暈如下所述。
①顏料的晶體形狀、大小對塑料成型收縮的影響。顏料的晶體形狀、大小結(jié)晶等對塑料成型收縮的影響，可由電子顯微鏡觀察，其結(jié)果如表1-7所示。
一般來說，顏料結(jié)晶呈各向異性，當(dāng)其結(jié)晶狀態(tài)如針、棒狀時，塑料成型時，長度方向容易沿樹脂流動方向排列，因而產(chǎn)生較大的收縮；球狀結(jié)晶不存在方向排列，因而收縮小。無機(jī)顏料通常具有球狀結(jié)晶，例如表1-7中的鎘系顏料，其收縮小。
除顏料結(jié)晶形狀外，其粒子大小也會影響成型收縮率和成型收縮比。同一異吲哚啉酮，當(dāng)顏料顆粒大至一定程度或小至一定程度時，其成型收縮率和收縮比為*小。
② 樹脂結(jié)構(gòu)與顏料對成型收縮的影響。眾所周知，結(jié)晶大且呈球晶的樹脂成型收縮小，反之，結(jié)晶小、非球晶，則成型收縮大。表1-7示出這種關(guān)系。
表1-7 顏料晶體和PE成型收縮關(guān)系
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顏料名稱
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成型收縮變形
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顏料晶體
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PE制品
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形狀
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大小
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結(jié)晶
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有無球晶
|
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本色料
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小
|
|
|
大
|
有
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|
無機(jī)鎘系
|
小
|
球狀
|
小
|
大
|
有
|
|
異吲哚朽酮系
|
大
|
棒
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大、中
|
小
|
無
|
|
酞菁系
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大
|
球
|
極小
|
小
|
無
|
