着色剂在电缆料中的应用及对其性能的影响

电线电缆产品的制造成本中，塑料的成本占了相当大的比例。作为电线电缆绝缘需进行相序区分，不同颜色代表不同的相极，如蓝色代表中性线。因此，所使用的PVC材料配方中一般需要采用着色剂进行着色处理，而聚烯烃类产品则添加色母料进行着色处理。而着色剂作为添加剂对塑料制品性能或多或少有一定的影响，下面从几个方面进行介绍。

1、 对电性能的影响
无机颜料一般不会降低塑料的绝缘电阻，某些颜料如柠檬黄等还能提高塑料的绝缘电阻，而有机颜料大多会降低塑料的绝缘电阻。所以用无机颜料填充的塑料要比用有机颜料填充的塑料的电绝缘性好，这是因为无机颜料中的不纯物可溶解于增塑剂而形成离子性物质，从而降低塑料的绝缘电阻率。炭黑、钛白粉、铬黄、酞菁蓝、酞菁绿、永固红等均系较适用的电缆用颜料。

2、 对热老化的影响
   着色剂对塑料热老化的影响可以归纳为如下几方面：
（1）       颜料的种类不同对塑料的热老化影响也不同；
①     深紫色的矿物颜料如氧化铁、酞菁类、钴蓝类对塑料热老化有促进作用；
②     群青、二氧化钛、氧化铬等颜料的热老化影响较弱；
③     镉系颜料对塑料的热老化影响不大；
（2）       颜料中金属种类不同，对塑料的热老化影响不同
①     含铜、锰、铁、钴之类金属的颜料对塑料热老化有促进作用；
②     含钾、钠、镉、铅等金属的颜料对塑料的老化性能影响较小；
③     同种金属元素按纯金属、金属氢氧化物、金属盐的顺序依次增强促进老化的作用。
以PVC塑料为例：一般稳定剂对颜料的影响最大，所以在配方中要根据稳定剂的类型来选择着色剂。另外，金属猛、铁、钴、镍、铜、锌对PVC的脱氯化氢起促进的作用，使PVC发生降解，因此不宜使用含这些金属的颜料。炭黑在软质PVC中有防止热老化的作用，在硬质PVC中能促进热老化，因此在使用中必须使用有效热稳定剂来加以改善。

3、 对迁移影响
其中包括压析现象和表面析出，所选用的增塑剂对颜料的溶解度大时，颜料的迁移比较容易。采用硬脂酸钡、镉做稳定剂时，颜料的压析性能比使用铅盐时要大，加入碳酸钙，有助于改善颜料的这种现象。另外，有机颜料比无机颜料的迁移要显著得多。

4、 对耐侯性能的影响
大多数着色剂可起到光遮蔽和吸收紫外线的作用，因而可以提高防老化性。无机颜料中，碳黑、铁红系、铬黄、镉系颜料填充的塑料吸收紫外线能力强，可以塑料的光老化，由炭黑或酞菁蓝着色的塑料制品，耐侯性比不着色更好。而群青等着色剂吸收紫外线能力差，并有促进PE的紫外线老化作用。常用着色剂的紫外线吸收率如表1所示。
表1 常用着色剂紫外线吸收率
颜料种类 紫外线吸收率/％ 颜料种类 紫外线吸收率/％ 
370nm 375nm 370nm 375nm 
金红石型钛白粉 87 85 氧化铁 95 96 
锐钛型钛白粉 86 88 酞菁绿 96 96 
镉黄 95 95 酞菁蓝 97 97 
铅黄 97 97 群青 74 69 
钼橙 96 96 碳黑 95 95 
镉红 95 96        
 
5、 对机械性能的影响
加入一定量的炭黑，能延缓塑料机械性能的变化，钛白粉则会影响其力学强度和电学性能。着色剂尤其是有机颜料，常会作为成核剂而影响结晶状态。无机颜料对树脂的结晶速度、球晶大小基本无影响，而有机颜料如酞菁蓝、偶氮类可使球晶更细微。常用着色剂对球晶尺寸影响如下：PP树脂中加入炭黑、群青、镉黄、二氧化钛、氧化铁等后，其球晶尺寸为400μm以上；加入酮酞青蓝、偶氮色淀红等后其球晶尺寸为50μm，并易形成β晶形。对于结晶型材料来说，由于材料的抗拉强度与晶形及晶粒几何尺寸大小密切相关。一般来说，晶粒越细，其强度相对较好。因此，在结晶型聚合物的挤塑生产过程中就尤其要注重色母料的选择。

6、对成型收缩的影响
（1）着色剂的结构对成型收缩的影响    一般认为分子结构具有对称性的着色剂，对制品的成型收缩率影响较大，如异吲哚啉酮系、酞菁系等着色剂分子对称性号，会引起较大的成型收缩。
（2）着色剂晶体形状、大小对成型收缩的影响   着色剂结晶呈各向异性，晶形为针、棒状时，成型收缩大；晶形为球状，成型收缩小。无机颜料的晶形通常为球形，因而收缩较小；而有机颜料晶形大都为针、棒状，因而成型收缩大。
在着色剂的选择方面：可用于塑料的着色剂品种很多，对于每一种树脂而言，适用的着色剂的品种也不同，在具体选择时主要从耐热性、耐光性、机械性能等方面进行考虑。随着母料技术的发展，在实际生产过程中使用的多是使用着色母料。与传统的助剂相比，具有工序简单，优化工作环境，分散均匀，节省材料的显著优点。目前，我们生产的聚烯烃类产品就是在基体塑料中加入一定量的专用着色母料进行着色处理。
此外，也要注意着色剂与其他添加剂之间不应产生相互影响甚至化学反应。在有硫化物或硫磺的场合中，应避免采用含铅的着色剂和稳定剂，如硫代二丙酸二月桂酸酯（DLTDP）及硫代二苯酚之类抗氧剂等。在塑料配方中，无论选用什么样的着色剂，其用量是决定性因素，依据各种颜料对塑料各项性能的影响，一般无机类用量为3%-5%，有机颜料用量为0.5%-1%。