有机颜料性能基础知识

有机颜料的基础知识和新产品简介一、几个基本概念1. 着色剂：顾名思义，从实用意义上来说，就是能够给被着色的物质赋予人们需要的颜色的物质。

它们本身具有特定的颜色，包括各种彩色，还包括黑色、白色，以及黑白之间的灰色。

着色剂分为染料和颜料。

2. 颜料与染料：它们之间的主要区别有以下几个方面：（1）溶解性，在使用过程中，染料是溶解的（有些染料也不是完全溶解，例如分散染料），颜料是不溶解的，或者说溶解度非常低。

溶解性是个非常重要的指标，决定了颜料的很多性能，例如渗色、迁移等。

有时为了提高某些使用性能，颜料在使用介质中需要增加一定的溶解度。

某些颜料化的方法，也是利用颜料的溶解性。

（2）颜料在使用过程中是有晶型和粒子形态的，并且对颜料的颜色性能及应用性能起决定性作用。

染料则没有这方面的要求。

（3）颜料的颜色基本代表了在使用介质中的颜色，只是随着冲淡比例的变化产生色光上不同的变化，但是根本颜色不会改变，也就是说，颜料在介质中的颜色就是颜料颗粒本身的颜色。

染料在使用时要发生化学反应，所以它本身色粉的颜色与染色后的颜色会不同。

3. 有机颜料和无机颜料概念上不需要过多的解释了，主要说一下它们之间的区别二、颜料的性能指标（一）颜料作为商品，需要表述的性能指标1.1 着色性能（1）颜色的色光（色相）很久以来，视觉判断一直是基本的有优势的颜色评价方法，依靠专业的色彩人员个人训练过的眼睛。

什么人的眼睛可以作为标准？通常情况下很难界定。

颜色评价技术的发展，已经形成较科学的评价体系，例如使用测试仪，可以做到定性和定量的用数据来描述颜色。

一个颜色的定义，靠口头是不能描述清楚的，例如，“红色”，什么叫做红色，即使你使用再多的修饰词，例如“洋红”、“砖红”、“波尔多红”，也并不准确。

要制作出一个颜色的样品，例如色卡，就比较直观的定义了一个颜色。

对于实际应用来说，人们更习惯于根据需要的颜色，确定一个标准的颜料，然后根据特定的分散体系，将待测的样品与标准样品，分别制作成一定颜色深度的着色样品，然后比较试样与标准样的色差。

常用的颜色系统有CIE*LAB系统，和XYZ三刺激值系统，可以相互转换。

（2）着色力着色力的概念，有绝对着色力和相对着色力。

绝对着色力，是基于颜料的吸光性，即在最大吸收波长或在整个可见光谱的总体吸光系数（后者可以按照不同光谱的分量）。

相对着色力，是样品与标准品之间，吸光系数进行比较得到的相对值。

在达到相同色深时，样品颜料的数量与标准颜料数量相匹配的比值。

不是总能找到精确的匹配，因为两者之间存在色光的固有差异，这种差异不能仅靠数量来消除，其颜色差异可以通过CIE*LAB系统表述出来。

颜料的色力根据颜料的应用条件，即展色方法不同，以及测定方法、评价方法不同，会有不同的结果。

（3）遮盖力或透明度是指颜料介质层隐藏底材颜色差异的能力，定义是一个确定数量的颜料着色的涂料，完全遮盖的面积，也可以指遮盖一个底材需要的图层的最小厚度。

一个涂层要有效的遮盖底材，必须要散射，散射的数量与涂层的厚度、涂层内光的吸收、底材的颜色差异的大小有关。

1.2 耐溶剂性和各种应用牢度按照颜料的定义，应该在应用介质中不溶，但是绝对不溶是不可能的，根据介质不同或加工条件不同，或多或少会有些可溶性，因此在载体中的溶剂达到一定量的时候会出现重结晶、渗色、喷溢等，阻止颜料的溶解非常重要。

控制颜料在介质中溶解性的因素包括：溶剂的选择、颜料的化学结构、粒子尺寸，加工温度。

检测颜料抗某种溶剂的一个试验方法：将颜料色粉用一片滤纸卷起，放在一个试管中，加入溶剂，颜料和溶剂的重量要确定。

室温放置24小时，溶剂被染色的程度用来评价颜料的耐溶剂性。

这个方法不能完全代表实际应用，但是可以判定趋势，有指导性。

如果颜料有明显的溶解，颜料用在含有这种溶剂的介质中，就会发生颜色、流变性、牢度等的问题。

1.2.1 耐水性、耐皂洗、耐碱、耐酸：有两个方面的含义，一个是在这些介质中的化学稳定性，第二个是在这些介质中的溶解性。

概念不用过多的解释。

主要是针对颜料的加工环境以及应用环境而言，例如滤饼的挤水转相过程，需要颜料要耐水，油墨印刷时要求颜料耐水，或碱水。

再如，外墙涂料要求耐水泥或石灰的碱性，汽车洗涤要求汽车漆耐碱水和洗涤剂等。

一些色淀颜料，或颜料上含有游离的酸或碱性基团，在酸或碱中会形成盐，发生颜色的改变等。

这些性能的检测，都有标准的检测方法，对其评价是按照级别1—5级，5级最好。

要根据应用确定适当的检测方法，颜料直接暴露在酸碱等材料中，比颜料和漆料制作成图层，然后再接触酸碱等，得到的结果会很不同。

1.2.2包装物的印刷根据包装材料和所包装的物品，要求的各种牢度很多，如耐奶酪、耐油、耐蜡、耐药品、耐消毒剂、耐蒸煮、热封口（包括印层颜色变化及对印膜的物理损坏、粘到仪器上）、耐覆膜和碾印等等，都要进行专项的检测。

1.2.3 纺织牢度主要指染色的纤维丝，或印染的纺织物，在加工过程或应用中保持颜色的能力。

如缝纫、洗涤耐水、耐过氧化剂、耐次氯酸漂白、耐排汗（含酶）、摩擦、熨烫、干洗、溶剂、酸碱、耐保险粉、热压试验等。

1.3 迁移性是指发生渗色和起霜现象。

起霜是指溶解的颜料从应用的介质中迁移到表面，擦去后，还会出现。

渗色是指，类似的材质接触时转移过去颜色。

迁移的程度与颜料的化学结构和粒子分布、含量有关。

迁移是与被着色全部组分都有关系，如增塑剂、聚合物、稳定剂。

1.4 对颜料应用时的加工过程的影响1.4.1 Plate-out（延展性）：混炼或碾压时，颜料在加工设备表面或本体系表面沉积颜料，一旦颜料膜擦掉，不会再出现。

原因是润滑剂、增塑剂、稳定剂等与PVC介质之间相容性差，迁移到体系表面，把颜料粒子也带出来。

（避免的办法是降低加工温度和颜料含量，以及加入硬化剂。

）1.4.2 Overpigmenrtation/Chalking（粉化或颜料溢出）：主要指颜料载体不能把颜料完全包裹住，颜料超过临界体积浓度，颜料跑到漆膜的表面。

原因：（1）颜料含量过高，或树脂含量过少，(2) 加工过程有问题，没有将颜料包裹进去，（3）颜料比表面积较大，同原因(1)，（4）树脂载体耐光耐候差。

（5）颜料耐光耐候差。

粉化：含二氧化钛的着色涂料发生风化。

机理是在潮湿条件下，对光敏感的二氧化钛在颜料和漆料之间发生作用，加大了在日光UV辐射下的漆料损坏。

随着风化时间增加，颜料与介质分离，损坏了漆膜表面，以前分散好的颜料跑到涂膜的表面。

颜料或载体材料耐候不好，促进发生粉化。

1.4.3 扭曲变形/聚合物中的成核作用在聚合物冷却的过程中，颜料成为聚合物的结晶核心，使聚合物发生结晶，从而造成变形。

颜料粒子的形状也对成核效果有影响。

1.5 耐光和耐候1.5.1 耐光：颜料经过日光曝晒后，保持起初颜色的固有能力，测定要将颜料结合分散体系，不能仅曝晒颜料。

大多数无机颜料和所有有机颜料，光照后都会变色。

着色的体系对光敏感的因素包括：颜料的化学结构、物理参数（粒子分布、晶型）、体系中其他组分的性质。

耐光的检测已经使用氙灯作光源的标准仪器，评价也有色差评价替代了兰卡标准。

漆料、底材、颜料体积浓度、图层厚度、添加剂对检测结果都有影响。

1.5.2 耐候：光不是使颜料改变的唯一原因，其他因素如大气中水（甚至微量的）、气体、工业排放物、气候的改变等，这些因素结合，比仅有光照造成的破坏性要大。

颜料着色的涂料体系抵抗气候中各种化学和物理因素（也包括光在内）的性质。

耐候的检测要求特定的环境，如光照强度、温度、湿度、沉淀物、氧气含量、空气组成等条件，会随着每天、每个季节在变化，在地球上的经纬度、高度，与工业区的接近程度等都有影响。

因此在几个国家形成了工业标准。

加速老化仪，模仿户外环境，但是对于颜色相似，化学结构不同的颜料，在氙灯下和日光下，曝晒得到的结果不同，原因是颜料对光谱的敏感差异，特别是在UV区域。

1.6 热稳定性主要是塑胶行业、纤维原浆着色的加工行业，一般要260—320℃，对有机颜料来说，是个致命的天生缺陷。

仅有少数可以耐这个温度。

大多有机颜料耐温仅100多度到200℃以下。

颜料的热稳定性有系统依赖性，不仅指介质的化学组成，还包括加工条件、分散程度、颜料含量。

在一个着色系统中，热变色的原因有：颜料热分解颜料与介质的化学反应颜料溶解在介质中颜料物理性质发生改变，如结晶转变，粒子尺寸1.7 流动性一个体系的粘度，是整个组分决定的，包括各种组分之间的作用、成分的选择、分散条件，其中重点强调颜料的分散条件，如团聚体的打开、应用介质的润湿、分散程度、表面关系。

颜料的影响因素包括：浓度、比表面积、颗粒形状、表面结构。

1.8 粒子分布与着色介质的应用性能1.8.1 色力：在一定范围内，（如果没有发生颜料的自身散射时，即浓度低，或有TiO2冲淡）随着颜料粒子的减小，色力提高，但是达到半透明点以后，色力不会继续提高。

（在透明体系中，有不按照这个规律的现象）。

1.8.2 色调：粒子尺寸的增加，颜色的变化规律：黄色红移，橙色红移，黄光红色蓝移，蓝光红色黄移，棕色红移，紫色蓝移，蓝色红移。

1.8.3 遮盖力、透明性相关因素：颜料的吸光系数（色力高的颜料，遮盖也高）、颜料与漆料的相对折射率、颜料分散程度、颜料散射系数。

散射率跟颜料粒子的关系，在某个粒子尺寸，遮盖力有一个最大值，这个值要根据实际经验检测得到。

这个尺寸往往与色力最高值的粒子尺寸不同。

λ2.1 ×（n p—n b）1.8.4 耐光、耐候性：颜料粒子越大，耐光耐候越好。

1.8.5 分散性：颜料粒子分布窄的比分布宽的易于分散，颜料粒子大的易于分散，不是这么简单，分散是个复杂的过程。

颜料粒子的大小与分散过程、再团聚、絮凝（浮色、发花）等有影响。

1.8.6 光泽：与颜料分散和尺寸分布有关。

粗粒子的光泽暗。

1.8.7 耐溶剂和耐迁移性：粒子增大，溶解性降低，耐迁移增强。

1.8.8 流动性：粒子增大，提高流动性，降低粘度。

1.9 颜料的分散颜料粉的分散能力与很多因素相关：与颜料特征相关的因素：化学组成、结晶形态、粒子分布、粒子形状、表面结构、制作颜料粉的加工过程，特别是干燥和研磨过程。

漆料及其组分的物理、化学性质，包括极性、分子量、粘度、各个组分之间的相容性。

固体或液体添加剂的物化性质颜料—漆料的界面关系生产商要提供给颜料使用商产品质检单，其中着重描述的项目是关于颜色方面的指标。

实际上作为使用者，只能将直接由生产商移交过来的有关颜料的着色，甚至是颜色的测定作为参考，不能作为能否直接使用的依据，都应该进行检测，即经过跟使用过程类似的检测过程，特定应用条件下测试的结果，不能够应用于其他条件。

作为颜料供应商，有必要跟客户说明这一点，不能以客户没有检测能力为由，就将可能的责任归于颜料制造商，这种做法不仅不能免除不必要的事故，而且是不公平的。