【综述】着色剂的应用性能及测试方法
之前介绍同色异谱是说过，虽然可以根据光谱反射率曲线来分析选用正确的着色剂来杜绝同色异谱，但是也会出现一些不可抗的因素导致无法消除同色异谱现象：
着色剂品种数量繁多， 各国各生产商不可能用同一种着色剂，很难找到一样的着色剂；
需要着色的材料的性能要求限制了着色剂的选择。
其中上面第2点要求选用的着色剂必须符合一定的性能要求，那么这里就介绍塑料用着色剂有哪些需要关注的性能：
颜色性能
易分散性
耐热稳定性
耐迁移性
耐晒耐气候牢度
耐溶剂耐水耐酸耐碱耐油性等应用牢度
以下具体的性能及测试方法仅供参考。
1、颜色性能
颜色性能包括色光、遮盖力、着色力（着色强度）
先声明一下，严格来说，提及着色剂的颜色性能必须同时提及它所在的应用介质，本文中提到的性质都是着色剂在塑料中的性质。
色光：表示该着色剂的色调、明度和饱和度
遮盖力：遮盖或者改变底物颜色的能力。常常通过多少数量的颜料能够将底物原来的颜色完全遮盖而完全呈现颜料的颜色来度量。
（结合美国标准ASTMD 2805-70对涂层遮盖力的定义）
着色力（着色强度tinctorial strength）：着色剂赋予底物颜色深度的一种度量。下面详细介绍着色力。
影响着色力的因素除了着色剂本身以外，还有着色剂所在的应用介质（若是涂料，还跟涂层组分及其所涂覆的底物材质）和使用条件。对于颜料来说明，颜料的着色力不仅仅与其性质有关，还与着色剂的分散程度有关，分散程度越大，着色力越强，但也有一个极大值，超过这个极大值着色力下降。
着色力可以定义为一个绝对值：
（1）以达到一定颜色深度所必须的颜料量表示；
（2）以一定的颜料量能达到的颜色深度来表示。
但是一般来说，着色剂用来评价两种相似着色剂的性能差异，也可以用一种着色剂与另一种标准着色剂相比的相对值，前提是这两种色光必须是一致的：
（1）以达到一定颜色深度所必须的两种颜料添加量的相对值；
（2）以一定的颜料量两种颜料能达到的颜色深度的相对值。
着色力S（%）按下式计算：
其中：
B——试样的质量，g；
A——标样的质量，g。
着色力的应用：（了解了不同颜料的着色力之后）
如果需要配成深色的颜色应该选择着色力高的品种，如有机颜料或染料；
如果需要配成浅色的颜色时应该选择着色力低的品种，如无机颜料。
如果由于一种着色剂价格，毒性或者缺货等原因需要其他着色剂替换的话，了解这两种着色剂的着色力的不同，替换时使用量也不同。
更多内容参考：
《胶印油墨着色力检验方法Test method for eolour strength of offset ink》（GB/T 14624.2-2008）
《颜料着色力测定法》（GB1708-79）
2、分散性
上面介绍着色力的时候提到，分散程度越大，着色力越强。而着色剂的分散性指的是颜料的分散性。（这是颜料和染料的区别）
颜料的易分散性是指颜料在塑料着色过程中分散能力，因为大部分塑料加工艺均为熔融挤出工艺，颜料在熔融挤出工艺中所受到剪切力相对于颜料在油墨加工工艺中三辊研磨和颜料在涂料加工工艺中砂磨要小得多，因此，颜料在塑料中易分散性是颜料在塑料中应用的一个重要指标。
有效的分散可使含颜料的应用系统在下面诸多方面有所提高或改进：
提高着色力
改变色调
增加透明性
增加光泽性
增加粘度
减少颜料的临界体积浓度
要使有机颜料颗粒能在应用介质中达到完全均匀而又稳定的分散必须借助强有力的分散设备，同时还需要有合适的标准化的操作工艺。
分散性能测试方法：
GB/T 21868.1-2008 / ISO 8780-1:1990。《颜料和体质颜料评定分散性用的分散方法》第1~6部分，针对不同领域介绍了5种分散方法。
ISO8781《颜料和体质颜料分散性的评定方法》第1部分由着色颜料的着色力变化进行评定，第2部分由研磨细度的变化进行评定，第三部分由光泽的变化进行评定。详细方法查阅相关标准。
3、耐热稳定性
耐热性是指着色剂在加工和使用温度下，着色剂发生颜色或性能变化的程度。产生的原因是：
着色剂热分解
着色剂与应用介质间的化学反应
着色剂在应用介质中的溶解
着色剂的颗粒大小及物理特性的变化等等
测试方法：
如果只针对着色剂本身可以使用热失重测定。热失重分析的方法可以比较准确的确定着色剂分子热稳定性的温度范围，分解温度及热分解过程的特征。测试结果如下图显示：
但一般来说测试着色剂在应用介质中的耐热稳定性，根据《塑料用颜料耐热稳定性测试方法》（DIN53772）方法如下：
（1）测试着色剂浓度：
钛白粉：1%
着色剂浓度分别：0.1%、0.05%、0.025%、0.005%
（添加钛白粉的作用是增加浅色调，在加热时比没有白色的全色调变色得更快）
（2）测试用着色剂样品的制备：将着色剂与钛白粉一起分散到制定的塑料材料中挤出做成着色塑料。
（3）测试：
方法①：着色塑料在固定温度（如200℃）下分别塑炼5、15、15、20min，观察颜色变化；
方法②：着色塑料分别在固定温度间隔下，如160℃、180℃、200℃、220℃，塑炼5min，比较颜色变化；
方法③：着色塑料用柱塞式注塑机分别在200℃、240℃、280℃下，注塑周期10min，观察颜色变化。
4、耐迁移性
着色剂从其所在的涂层中转移到与之接触的另一物质表现的现象。对于塑胶产品，着色塑胶制品与其他固液气等状态的物质长时间接触或在某种特定环境下工作有可能和上述物质发生物理和化学作用，表现为着色剂从塑胶内部迁移到制品的自由表面上，或迁移到相邻的塑胶或溶剂中。
此外，下面有几个术语概念也类似迁移性：
发花：已溶解的有机颜料或染料从其应用体系中迁移到表面并形成一层有机颜料晶体或一层染料的现象。是由颜料本身的性质决定的，虽然染料能很好地溶解在应用介质中，但是如果染料的浓度过高的话也会出现发花现象。
粉化：含颜料的涂层表面发生降解，并在该涂层表面形成极微小颗粒层的现象。
渗色、沾色：个人觉得跟发花，迁移都是一样道理的。
着色塑料中着色剂的迁移性和塑料材料分子链的刚性和分子间的紧密性相关。例如溶剂染料用于聚烯烃会发生严重迁移，但可用于聚脂等工程塑料着色，因为在室温下聚醋网状结构阻止已溶解染料运动，不必担心发生迁移。换言之着色剂的迁移性与塑料玻璃化温度有密切相关，塑料玻璃化温度低于塑料日常使用温度容易发生迁移，如聚氯乙烯，聚乙烯。而玻璃化温度高的聚苯乙烯，聚醋，只有在高温时才会发现迁移。
在聚烯烃塑料着色时，发生渗色和起霜时其严重的程度是与着色剂的浓度成正比，但对于增塑聚氯乙烯，当着色剂浓度很大时，渗色和起霜并不严重，如果降低浓度或提高加工温度时，则会变得严重，这是因为当颜料浓度很低时，所有颜料在塑料中溶解，冷却过程中形成过饱和状态而在塑料表面发生结晶 ，并很容易扩散到其它与之接触的物质中。因此，颜料在软质聚氯乙烯着色都有极限最低使用浓度。
测试方法：
将一块着色的色板与另一块未着色的色板接触放入烘箱（如70℃，72小时）根据未着色色板的沾染情况进行评定。
5、耐晒牢度和耐气候牢度
有些着色产品因长期室外使用要求具有良好的耐光耐气候。
耐晒牢度和耐气候牢度的影响因素主要是：
①应用介质的影响；
②底物的影响；
③颜料体积浓度：如下图耐晒牢度和耐气候牢度随着使用量的增加而增加；
④涂层厚度的影响：越厚耐晒牢度和耐气候牢度性能越好；
⑤添加剂的影响。
测试方法有两种：氙灯测试箱加速测试和自然户外暴晒
耐晒牢度测试在自然条件下需要很长时间，这对颜料应用系统性能评价带来诸多不便，所以往往采用模拟自然条件的装置来测量，或在强化的测试条件下测量，也就是氙灯测试箱加速测试。不仅缩短测量时间，而且能使测量结果具有可比性，不受地点气候的影响。
一般使用氙灯作为光源，并配有滤波器以使光源与自然光更接近。下图显示经滤波器过滤后的氙灯与太阳光的光谱能量分布：
将经过暴晒后的样品与未经暴晒的样品用色差仪测量，评价他们在颜色坐标上的差异，来评定耐晒牢度值。
6、其他应用牢度
耐溶剂性；
耐水、耐酸、耐碱、耐皂化性能；
耐油性（家电产品，包装袋）等等
例如耐溶剂性，根据颜料的定义，颜料应该不溶于它所在的应用体系中，这种应用体系通常含有有机溶剂。其中有机颜料本身是一种有机物，在加工过程中或多或少会溶解在有机溶剂中。加工后如果溶解的有机颜料可能会析出而影响产品外观性能。除了颜料本身之外，还有溶剂的性质，有机颜料的颗粒度和温度都会影响溶解性。
测试方法：浸泡在有机溶剂中（其他应用牢度测试也是类似，浸泡在相应的液体中）
回顾
本文介绍了塑料用着色剂的性能及检测方法
颜色性能
易分散性
耐热稳定性
耐迁移性
耐晒耐气候牢度
耐溶剂耐水耐酸耐碱耐油性等应用牢度
更多详细内容参考：
《有机颜料品种与应用》沈永嘉
《塑料着色和色母料实用手册》吴立峰
《塑料用着色剂基本要求及其有关测试方法》陈信华 王琼
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