如何解决生产的塑料制品变色的问题？

Quick answer: UV monomers and oligomers are usually chosen by viscosity, adhesion, flexibility, shrinkage, and cure speed as a package. The most reliable formulas come from balancing those properties rather than maximizing only one.

使用色粉或色母粒等方法给塑料制品着色时，可能会出现变色现象，从而影响产品的质量。

颜色变化的可能原因：

(1) 高温模塑过程中基底树脂氧化降解所致；

(2) 由于塑料制品中某些成分之间的化学反应，如基料与助剂，或基料与着色颜料，或助剂与颜料；

(3）着色颜料或添加剂不耐高温等原因造成。

下面通过分析这些因素引起颜色变化的机理，为塑料制品生产商正确选择原材料、生产出合格的塑料制品提供参考。

-塑料成型工艺引起的颜色变化

1.高温模塑过程中基底树脂的氧化降解和变色。

当塑料成型设备的加热圈或加热板失控，始终处于加热状态时，容易造成局部温度过高，使树脂在高温下发生氧化分解，对于那些热敏性塑料，如聚氯乙烯等，在成型过程中更容易出现这种现象，严重时会烧焦变黄，甚至发黑，并伴有大量低分子挥发物逸出。

这种降解包括解聚、随机断链、侧基和低分子去除以及其他反应。

 

(1) 解聚

解聚反应是先在大分子的末端断裂，然后根据链的机理迅速除去单体，在聚合上限温度以上特别容易进行。

 

(2) 随机断链（降解）

对于 PE 等聚合物在高温模塑时，其主链可能在任意位置断裂，分子量迅速下降，但单体产率很小，这种反应称为随机断链，有时也称为降解，聚乙烯断链形成的自由基非常活跃，周围有大量的次氢，容易发生链转移反应，几乎没有单体生成。

 

(3) 去除取代基

聚氯乙烯、聚醋酸乙烯、聚丙烯腈、聚氟乙烯等。加热时，取代基会被除去。以聚氯乙烯（PVC）为例，PVC 加工成型时温度在 180 ～ 200℃以下，但在较低温度下（如 100 ～ 120℃），即开始脱氢（HCl），200℃左右 HCl 损失很快，使聚合物变成深色，强度降低，总反应简述如下：~ ~ CH2CHCICH2CHCl ~ → → ~ CH=CHCH=CH ～+2HCl

游离盐酸对去除氯化氢有催化作用，金属氯化物如氯化氢与加工设备形成的氯化铁，促进催化：3HCl+Fe→FeCl3+3HCl

聚氯乙烯在热加工时应加入百分之几的酸吸收剂，如硬脂酸钡、有机锡、铅化合物等，以提高其稳定性。

在用通信电缆给市政电信电缆线路着色时，铜导体上的聚烯烃层没有得到很好的稳定，在聚合物-铜界面上会形成绿色的羧酸铜。这些反应会促进铜向聚合物中扩散，并加速铜的催化氧化。

因此，为了降低聚烯烃的氧化降解速度，通常会添加酚类或芳香胺类抗氧化剂（AH），终止上述反应，形成非活性自由基 A-：ROO- + AH - → ROOH + A-

 

(4) 氧化降解

聚合物在加工和使用过程中会接触到空气中的氧气，受热后会加速氧化降解。

聚烯烃的热氧化属于具有自催化作用的自由基链式反应机制，可分为起始、增长和终止三个步骤。

过氧化氢基团造成的链断裂会导致分子量下降，其均解裂解的主要产物是醇、醛、酮，最后被氧化成羧酸。羧酸在金属催化氧化过程中起着重要作用。

 

2.塑料成型加工时，着色剂会因不耐高温而分解变色。

用于塑料着色的颜料或染料都有耐温极限，当温度达到这个极限时，颜料或染料会发生化学变化，生成各种分子量较低的化合物，其反应式较为复杂；不同的颜料有不同的反应和产物，不同颜料的耐温性可以通过失重等分析方法检测出来。

-着色剂和树脂反应引起的颜色变化

着色剂与树脂的反应主要表现在一些颜料或染料在加工成型时与树脂发生反应，这些化学反应会导致色相的改变和聚合物的降解，从而改变产品的性能。

1.还原反应

某些聚合物，如尼龙和氨基塑料在熔融状态下，是一种酸性很强的还原剂，它们可以使在加工温度下非常稳定的颜料或染料还原褪色。

2.碱交换效应

聚氯乙烯乳液聚合物或某些稳定聚丙烯中的碱土金属可与着色剂中的碱土金属发生 "碱交换"，从而使颜色从蓝红变为橙色。

PVC乳液聚合物是在VC乳化剂（如十二烷基硫酸钠C12H25SO3Na）水溶液中借助于搅拌聚合法，反应物中含有Na+；为了改善PP的耐热耐氧性能，常加入1010、DLTDP等抗氧剂，抗氧剂1010是由3一5一4羟基丙酸叔丁酯与季戊四醇钠催化酯交换反应制得。DLTDP 由 Na2S 水溶液与丙烯腈反应制备硫代二丙腈，水解生成硫代二丙酸，最后与月桂醇酯化，反应中还含有 Na+。

在模塑塑料制品时，树脂中残留的 Na+ 会与含有金属离子的析色颜料发生反应，如 C.I.Pigment-Red48:2（BBC 或 2BP）：XCa2++2Na+→2XNa++Ca2+.

3.颜料与卤化氢（HX）的反应

当温度升至 170°C 或在光的作用下，聚氯乙烯会被解离成 HCI 并形成共轭双键。

含卤素的阻燃聚烯烃或彩色阻燃塑料产品在高温模塑过程中也会产生脱卤氢 HX。

(1) 群青与 HX 的反应

群青颜料是一种含硫复合物，广泛用于塑料着色或消除黄光。

(2) 铜颜料会加速聚氯乙烯树脂的氧化分解。

铜颜料在高温下会被氧化形成 Cu+ 和 Cu2+，从而加速 PVC 的分解。

(3) 金属离子对聚合物的破坏作用

某些颜料对聚合物有破坏作用，如锰颜料 C.I.颜料红 48：4 不适用于 PP 塑料制品的成型，原因在于变价金属锰离子在 PP 的热氧化或光氧化过程中，通过电子转移催化氢过氧化物的分解，导致 PP 加速老化；聚碳酸酯的酯键在加热时易水解，遇碱分解，颜料中有金属离子时，更易促进分解；颜料中一旦有金属离子，更易促进分解；颜料中一旦有金属离子，更易促进分解；颜料中一旦有金属离子，更易促进分解。一旦颜料中含有金属离子，就更容易促进分解；金属离子还会促进 PVC 和其他树脂的热氧化分解，并导致颜色变化。

总之，在生产塑料制品时，避免使用与树脂发生反应的着色颜料是最可行、最有效的方法。

-着色剂和助剂之间的反应

1、含硫颜料与助剂的反应

含硫颜料，如镉黄（CdS 和 CdSe 的固溶体），由于耐酸性较差，不应在 PVC 中使用，也不应与含铅助剂一起使用。

2、含铅化合物与含硫稳定剂之间的反应

铬黄颜料或钼铬红中的铅成分与抗氧化剂如硫代二硬脂酸 DSTDP 反应。

3、色素与抗氧化剂之间的反应

在含有抗氧化剂的树脂（如 PP）中，一些颜料和抗氧化剂也会发生反应，从而削弱抗氧化剂的作用，使树脂的热稳定性和氧稳定性变差。

例如，酚类抗氧化剂容易被炭黑吸收或与其发生反应而失去活性；酚类抗氧化剂与钛离子在白色或浅色塑料制品中形成酚芳香族络合物，使制品出现泛黄现象，我们可以通过选择合适的抗氧化剂或添加抗酸锌盐（硬脂酸锌）或 P2 型亚磷酸等辅助添加剂来防止白色颜料（TiO2）变色。

4、颜料与光稳定剂之间的反应

当颜料与光稳定剂发生反应时，除了前面提到的含硫颜料与含镍光稳定剂发生反应外，一般还会降低光稳定剂的效果。特别是受阻碍胺光稳定剂和偶氮黄、红色颜料作用的影响，光稳定效果下降更明显，还不如无色稳定效果好，这种现象目前还没有确切的解释。

-辅助设备之间的相互作用

如果许多助剂使用不当，可能会发生意想不到的反应，使产品变色。例如，阻燃剂 Sb2O3 与硫反应生成 Sb2S3：Sb2O3+-S-→Sb2S3+-O-。

因此，在考虑生产配方时，必须谨慎选择助剂。

-添加剂的自动氧化导致颜色变化

酚类稳定剂的自动氧化是促使白色或浅色产品变色的一个重要因素，在国外通常被称为 "Pinking"（泛红）。

它与抗氧化剂 BHT（2-6-二叔丁基-4-甲基苯酚）等氧化产物偶联，形成 3,3′,5,5′一同二苯醌的淡红色反应产物，这种变色只发生在有氧和水且无光的情况下，暴露在紫外线下，淡红色的同二苯醌迅速分解成黄色的单环产物。

-着色颜料在光和热作用下的颜色变化

在光和热的作用下，有些着色颜料的分子构型会发生异构变化，如使用 C.I.Pig.R2(BBC)颜料，会由偶氮型变为醌型，从而改变了原有的共轭作用，使共轭键减少，颜色由深蓝红变为浅橙红。

同时，在光的催化作用下，它与水发生分解，导致共晶水发生变化而褪色。

-大气污染物引起的色彩变化

塑料制品在贮存或使用过程中，一些活性基团，无论是树脂还是添加剂、着色颜料，在光和热的作用下，都会与水分或大气中的酸碱等化学污染物发生作用，引起各种复杂的化学反应，长此以往就会导致变色或褪色。

通过添加适当的热稳定剂和氧稳定剂、光稳定剂或选择高质量的耐候添加剂和颜料，可以避免或缓和这种情况。

A practical sourcing and formulation view of UV monomers and oligomers

Most successful UV formulations are built by choosing the backbone first and then tuning the reactive monomer package around the substrate, cure method, and end-use stress. That usually produces a more stable result than choosing materials by viscosity or price alone.

• Start from the final property target: hardness, flexibility, adhesion, and shrinkage rarely point to exactly the same raw-material package.
• Screen the reactive package as a whole: oligomer, monomer, and photoinitiator choices interact strongly in UV systems.
• Use viscosity as a tool, not the only decision rule: the easiest-processing material is not always the one that performs best after cure.
• Check the real substrate: plastic, metal, label film, gel systems, and coatings can reward very different polarity and cure-density balances.

Recommended product references

• CHLUMINIT TMO: A valuable comparison point when lower yellowing or TPO-replacement discussions matter.
• CHLUMIAO 1010: A widely used primary antioxidant benchmark for long-term thermal stability.
• CHLUMIAO 168: A practical process-stability reference when hydroperoxide control matters.
• CHLUMIAO DLTDP: A useful sulfur-containing stabilizer route when synergistic antioxidant packages are being reviewed.

FAQ for buyers and formulators

Can one UV monomer or resin solve every formulation problem?
Usually no. Commercially strong formulas depend on how several components work together to balance cure, adhesion, flow, and durability.

Why should monomers be screened together with oligomers?
Because monomers can change viscosity, cure rate, shrinkage, and substrate behavior enough to alter the final ranking of the same backbone resin.