导致
色母粒在使用中耐候性不足(如颜色快速褪色、变色、力学性能下降等)的常见原因主要与颜料 / 染料选择、配方设计及加工使用条件有关。以下是具体分析:

一、颜料 / 染料本身耐候性能不足
1. 颜料种类选择不当
有机颜料:
部分有机颜料(如偶氮类、色淀类)耐光、耐候等级较低(通常耐光等级仅 1-3 级),在紫外线、高温、潮湿环境下易发生分子结构分解,导致颜色快速褪色。
示例:普通偶氮黄颜料用于户外制品时,可能在 3 个月内明显褪色,而酞菁蓝(耐光等级 7-8 级)则可保持颜色稳定 2 年以上。
无机颜料:
多数无机颜料(如钛白粉、氧化铁红、炭黑)耐候性优异,但部分低价无机颜料可能因杂质含量高(如重金属、硫化物),在长期光照下发生化学反应,导致变色(如发白、发灰)。
2. 颜料纯度或粒径问题
纯度不足:劣质颜料可能含有未反应的原料或副产物,在户外环境中易与氧气、水分反应,加速色母粒老化。
粒径过大:颜料颗粒直径>2μm 时,分散性差会导致光散射增强,同时颗粒界面易成为氧化反应的 “薄弱点”,加剧颜色劣化。
二、色母粒配方设计缺陷
1. 添加剂缺失或用量不足
光稳定剂(HALS)缺失:未添加受阻胺类光稳定剂(HALS)或紫外线吸收剂(如苯并三唑类),无法有效捕获紫外线能量,导致颜料光氧化分解。
抗氧化剂不足:色母粒加工或使用过程中,高温会加速树脂和颜料的氧化反应,缺乏抗氧化剂(如受阻酚类)会导致颜色黄变或力学性能下降。
分散剂选择不当:使用石蜡等低分子量分散剂可能迁移至制品表面,形成 “油膜” 吸附灰尘和污染物,间接降低耐候性。
2. 载体树脂与基材相容性差
载体树脂与被着色树脂相容性不良时,可能导致色母粒分散不均匀,局部颜料富集区域更易受环境侵蚀(如水分渗入颜料 - 树脂界面引发降解)。
三、加工工艺导致颜料结构破坏
1. 加工温度过高
颜料耐温性与加工温度不匹配(如有机颜料耐温≤200℃,但加工温度达 250℃),会导致颜料分子热分解,提前丧失耐候性能。
示例:喹吖啶酮红颜料耐温性达 300℃,适合高温加工的 PA、PC;若用于 PE 加工(温度 180-220℃)则无问题,但若误用于 PP-R 管材(加工温度 260-280℃),会因热分解导致耐候性骤降。
2. 剪切力不足或过度
分散不充分:颜料团聚体未被充分分散,内部颜料颗粒无法被树脂完全包覆,暴露在环境中易受侵蚀。
过度剪切:高剪切力可能破坏颜料晶体结构(如钛白粉的金红石型晶型被破坏为锐钛型),降低耐光性。
四、使用环境超出设计耐受范围
1. 极端气候条件
高紫外线辐射地区:如高原、热带地区,紫外线强度>5000μW/cm² 时,普通耐候色母粒可能无法满足需求(需选用耐光等级≥7 级的颜料 + 高效光稳定剂)。
高湿度 / 盐雾环境:沿海地区或潮湿环境中,水分渗透至制品内部会加速颜料水解(如铜酞菁蓝在酸性条件下可能发生脱铜反应,导致颜色变浅)。
2. 接触腐蚀性物质
制品接触酸、碱、溶剂(如汽车尾气中的氮氧化物、工业废气中的硫化物)时,可能与颜料发生化学反应,导致变色(如氧化铁黄遇酸可能溶出铁离子,颜色变深)。
五、储存与运输不当
长期暴露于强光 / 高温:色母粒储存时未避光,颜料提前发生光老化,使用时耐候性已下降。
受潮结块:含吸湿性颜料(如部分偶氮颜料)的色母粒吸潮后,颜料与水反应生成可溶性物质,降低着色力和耐候性。
解决措施
优选耐候性颜料:
户外制品优先选用耐光等级≥6 级的颜料(如酞菁类、喹吖啶酮类、金属络合颜料、陶瓷颜料),无机颜料首选金红石型钛白粉、炭黑、氧化铁系列。
优化配方体系:
添加光稳定剂(HALS,用量 0.5%-1%)+ 紫外线吸收剂(用量 0.3%-0.8%)+ 抗氧化剂(用量 0.2%-0.5%),形成协同防护。
匹配加工条件:
根据树脂加工温度选择耐热性颜料(如加工温度>280℃时,避免使用普通有机颜料,改用耐高温的 DPP 类颜料或无机颜料)。
模拟环境测试:
新产品需通过耐候性加速测试(如氙灯老化试验,按 ISO 105-B02 标准测试 500h,颜色变化 ΔE≤3),确保实际使用中的耐久性。