塑料用有机颜料详解：从结构、性能到选型指南（偶氮/酞菁/DPP）
全面解析偶氮、酞菁、DPP等有机颜料的分类、性能特点及塑料着色应用
有机颜料的制造与分类综述
在塑料、涂料、油墨及高分子材料着色领域中，有机颜料凭借其色彩鲜艳、着色力强、相对无毒等优势，成为关键着色材料。绝大多数有机颜料源于煤焦油或石油馏分中的芳香烃，这些原料经有机化学反应转化为多种关键中间体，并进一步合成出具有不同结构与性能的有机颜料。然而，塑料制品在加工过程中需承受高温、高剪切力，同时对耐候性和耐迁移性提出严格要求，这对有机颜料的分子结构与稳定性形成了特殊挑战。因此，适用于塑料着色的有机颜料在化学结构与性能上逐渐形成了独特体系。本文将从制造源头出发，系统阐述偶氮、酞菁、DPP 等主要有机颜料类别的结构特征、性能表现及其在塑料中的选型思路。
一、偶氮颜料（Azo Pigments）
偶氮颜料是最经典、应用最广泛的一类有机颜料，其分子结构中含有一个或两个偶氮基团（-N=N-）作为发色团。其中，直接产生颜色的结构称为发色团，而对颜色起增强或调节作用的结构称为助色团。通过改变分子结构，可以获得黄色、橙色、红色、酒红色、紫色及棕色等多种色相。
根据结构差异，偶氮颜料可进一步分为单偶氮颜料、双偶氮颜料及双偶氮缩合颜料。需要注意的是，即使属于同一类别，不同颜料之间的性能差异仍然可能非常显著。
二、单偶氮颜料（Monoazo Pigments）
许多结构较简单的单偶氮颜料在全色状态下具有良好的耐光性，但它们往往容易溶解于聚合物熔体、溶剂和增塑剂中，因此在塑料中的耐迁移性和耐热性较差，限制了其应用。
通过增大分子体积或引入极性基团，可以降低其化学溶解性，从而开发出可用于塑料着色的改性单偶氮颜料。
1. 色淀型单偶氮颜料（Laked Monoazo Pigments / Toners）
这类颜料是含有羧基或磺酸基的单偶氮染料与金属形成的盐类。其极性、类盐结构赋予了较好的颜料特性和耐迁移性，但耐光性和耐候性通常较差，尤其是在浅色配方中。
由于颜色鲜艳、成本低廉，这类颜料广泛用于PVC、橡胶、苯乙烯类塑料和聚烯烃等对耐久性要求不高、加工温度较低的应用领域。
2. 改进型单偶氮颜料（Improved Monoazo Pigments）
通过扩大分子结构并引入如酰胺基（CO–NR₂）或苯并咪唑酮基（–NH–CO–NH–）等极性基团，可显著提升单偶氮颜料的耐光性、耐热性和耐迁移性。
这类颜料可耐受260℃甚至更高的加工温度，因此被广泛应用于工程塑料和高温加工塑料中，尽管其价格相对较高。
三、双偶氮颜料（Disazo Pigments）
双偶氮颜料的分子中含有两个偶氮基团。与单偶氮颜料相比，其着色力更高、耐迁移性更好，但多数品种的耐光性通常略逊于改进型单偶氮或缩合型偶氮颜料。
由于其极高的着色强度和较低的成本，一度被广泛用于塑料着色。然而，其中较为常见的联芳基双偶氮颜料在加工温度超过200℃时可能发生热分解，生成微量芳香胺，因此不适合高温加工塑料。它们更适合用于电缆、挤出薄膜等低温加工应用。
四、双偶氮缩合颜料（Disazo Condensation Pigments）
该类颜料由汽巴-嘉基公司（Ciba-Geigy）于20世纪50年代初推出，分子量可超过1000，是偶氮颜料体系的重要升级。
尽管成本较高，但其耐热性显著提升，部分品种可用于注塑级聚烯烃和苯乙烯类塑料中，在需要“全有机”配方的场合具有独特优势。
五、多环结构颜料（Polycyclic Pigments）
当需要进一步提升高温稳定性时，多环结构颜料成为偶氮颜料之外的理想选择。
1. 酞菁颜料（Phthalocyanine Pigments）
酞菁颜料是塑料中最重要的有机颜料之一。常见品种包括稳定的红相α型和绿相β型酞菁蓝，以及耐光性和耐热性更优的多氯、多溴酞菁绿。
其特点是着色成本低、颜色鲜艳、耐热性和耐久性优异，因此应用极为广泛。主要缺点是容易在某些树脂（如HDPE）中引发结晶成核。
2. 喹吖啶酮颜料（Quinacridone Pigments）
喹吖啶酮颜料色相从暗金黄色到鲜艳的蓝相红色和紫色不等。在PVC和聚烯烃中的性能可与酞菁颜料媲美，但在ABS、亚克力等极性塑料中可能部分溶解并发生反应。
尽管价格较高，但其红色和紫色品种常被用作高性能着色或调色颜料。
3. 二噁嗪紫（Dioxazine Violet）
二噁嗪紫颜料具有极佳的耐光性、极高的着色力，但耐热性和耐迁移性处于中等水平。其在塑料熔体中易部分溶解，冷却后以单分子形式重新结晶，导致颜色发生变化（如呈现荧光粉红色），因此不适合在低添加量下作为纯正紫色颜料使用。
4. 异吲哚啉酮颜料（Isoindolinone Pigments）
异吲哚啉酮颜料的色相从绿相黄到橙色，具有优良的综合牢度性能，其耐热性和成本与双偶氮缩合颜料相近。
5. 苝系与苝酮颜料（Perylene & Perinone Pigments）
苝系颜料呈鲜红至酒红色，苝酮则可提供亮橙色和暗红色。这类颜料具有极佳的综合性能，但价格昂贵。苝酮橙同样存在低浓度下发生荧光变色的问题。
6. 硫靛紫（Thioindigo Violet）
有时作为喹吖啶酮紫的低成本替代品，但其耐热性仅约260℃，限制了在注塑领域的应用。
7. 蒽醌颜料（Anthraquinone Pigments）
源自还原染料体系，以羰基为发色团，具有极佳的耐久性，但由于成本高昂，在塑料着色中的应用较少。代表品种包括黄蒽酮和靛蒽酮蓝。
六、二酮吡咯并吡咯（DPP）颜料
DPP颜料是过去50年里商业化最成功、最具代表性的新型有机颜料核心化学结构体系之一。该化合物于1974年由美国密歇根州立大学的一位化学教授在一次失败实验中偶然合成，随后被汽巴-嘉基公司发现并成功商业化。
DPP颜料具有接近镉红的鲜艳度，耐热性和综合牢度性能可与酞菁和喹吖啶酮颜料媲美，成为高性能红色颜料的重要替代方案。随着专利到期，中国产品进入市场，其价格大幅降低，竞争力显著提升。
七、可溶性染料与荧光颜料体系
可溶性染料完全属于有机化合物，包括油溶性偶氮染料、多环染料及金属络合染料，涵盖全色谱范围。荧光染料和光学增白剂也属于这一类别。
工业上使用的荧光颜料，则通常通过将荧光染料溶解于合适的树脂载体中，再经加工研磨成不溶性颜料颗粒而制得。由于其核心着色物质（染料）的可溶性特征，这类材料在含有无定形区的塑料中极易迁移，因此仅适用于玻璃化转变温度较高的塑料，如聚苯乙烯、亚克力和聚碳酸酯。
总结
有机颜料种类繁多，不同结构体系在色相、耐热性、耐迁移性、耐光性及成本方面各具优势。随着环保法规趋严和高性能塑料的发展，高耐久、无重金属、可替代传统无机颜料的有机颜料体系，正成为行业持续关注和研发的重点方向。
