朱永康前言染料是在至少一種常見溶劑（如水、乙醇和油）中可溶的顏料。著色劑在這樣的介質中無明顯溶解性，所以它們被描述為是不可溶的。橡膠制品制成黑色、灰色或白色者占大多數，這些均為消色差顏色。這類制品的原材料選擇相對比較簡單，具體而言，炭黑是黑色橡膠制品的主要著色劑，二氧化鈦則是白色制品的主要白化劑。氧化鋅、重晶石和黑色二氧化鐵則可用來與其它顏色摻混，形成特別的色調。下文將系統介紹彩色顏料，如紅色、藍色、黃色、綠色、棕色、粉紅色等。紅、黃、藍是最基本的顏色，被稱為“三原色”。雖說所有其它顏色均可通過這3種顏色的調和來形成，但橡膠制品的著色不僅要靠這三原色的調和來實現，還要用到非原色的專用著色劑，比方說橙色、綠色和粉紅色的著色劑。1　膠料先討論一下用于生產彩色橡膠制品的橡膠膠料。首先，這樣的膠料必須具有與柔韌性、硬度、強度和使用壽命有關的特殊物理性能。若欲使其成為彩色制品，設計配方時，還必須從技術和經濟角度考慮是否能恰當地進行著色。可以簡單地將彩色橡膠制品分為兩類：淺色調或淡色調的，深色調或飽和色調的。為了簡化下面的說明，特別在要求較深顏色的場合，可以采用某些顏色較深、無法接納較鮮艷淺色調的原材料。著色劑往往是膠料中最昂貴的配合劑，因此，其用量要盡量保持最少，對膠料中其它配合劑的選擇也要遵循這一原則。著色劑的分類和選擇將在下文予以重點介紹。以下是制備用于生產彩色橡膠制品的優質基本膠料的準則。首先應該選用純凈、色淺的橡膠，橡膠聚合物的具體種類由最終產品的用途和可購得的聚合物的價格決定。在應用淺色、鮮艷膠料的場合應避免使用深色的填充劑和軟化劑，雖然也可選用高嶺土，但首選的配合劑當推碳酸鈣和硅酸鹽。此外還應選用淺色的增塑劑和樹脂，而且以非反應型為宜，這樣的配合劑不易褪色，也不易被污染。另外，過量使用脂肪酸可能會引起污染、彩色條紋和色彩起霜?？梢圆捎脽N類樹脂以改善物理性能和加工性能，它們也應該是淺色、無污染、低反應性?？寡趸瘎撌欠俏廴拘秃头峭噬偷?，建議采用酚類抗氧化劑。促進劑的選擇十分關鍵。建議選用噻唑類和秋蘭姆類，也可采用某些亞磺酰胺類和二硫化氨基甲酸酯類。既不能使用含銅物質，也不應采用會產生堿性反應的產物（例如脲、醛胺和二苯胍），因為它們可能會使膠料褪色或消耗掉色彩。過氧化物對某些顏色有損害，若選擇過氧化物硫化劑則需格外小心，切不可使用任何含鉛物質，例如四氧化三鉛（鉛丹）或一氧化鉛（鉛黃）。2　混煉和加工關于彩色橡膠膠料的混煉和加工，文中也提出了一些建議。對使用有機著色劑的彩色膠料，加工溫度和硫化溫度至關重要，建議溫度不要超過160℃。硫化產物——尤其是膠墊或其它平板型制品，在堆放之前必須充分冷卻，以免在其中心發生可能招致變色的熱降解。加工條件和混煉程序也非常重要，它們選擇的正確與否取決于著色劑是以粉末狀還是以預分散色料（如橡膠色母料和增塑劑膏）的形式加入。在往混煉機中添加干燥的著色劑粉末時，理想的做法是在混煉操作過程中，把著色劑作為第一順序配合劑加入。在混煉中充分且均衡地發揮著色劑特性需要充足的混煉時間和良好的剪切。在實際生產條件不允許這么做的情況下，著色劑可在混煉操作的后段與其它配合劑一起添加，但這樣就可能損害色值和均勻性。在這種情況下不妨采用橡膠色母料或膏劑。由于這些形式的著色劑是預先分散的，這樣，稍后再添加一般就不會有問題。有些彩色橡膠制品的膠料是在第二次通過輥筒時著色的。在這種情況下，有必要采用預分散形式的著色劑，這種做法可提供充足的混煉時間和剪切以制成均勻的彩色膠料。某些著色劑，特別是無機著色劑和某些有機著色劑可以采用高溫硫化（比如175℃）。在某種場合，添加濃度更高的著色劑更為理想，但是這樣做會提高膠料的成本。3　著色劑的選擇著色劑的選擇不僅取決于上述加工要求，更重要的是取決于制品的最終用途。使用時必須考慮到如下一些特性：耐褪色性（因日光、熱量或風雨侵蝕引起）耐滲色性對基本膠料老化特性有害（避免使用含有銅或錳的著色劑）。此外，還要核算成本，精心挑選最經濟的著色劑來滿足彩色橡膠制品的生產需要?？晒┻x用的著色劑有兩組：無機著色劑和有機著色劑。3.1　無機著色劑通常情況下使用的無機著色劑有氧化鐵、鉛著色劑（如鉻黃）、群青、氧化鉻和鎘著色劑。氧化鐵可以是紅色、黃色、棕色或褐色的。所有的這些色調都比較暗淡，全部以相當細的高密度粉末狀供貨。建議采用合成的氧化鐵著色劑。在選用氧化鐵時必須特別小心，因為有些氧化鐵中含有雜質（比如銅），會造成橡膠制品在老化時發生降解。群青著色劑能夠提供從綠色調到泛紅的藍色等色調。這類著色劑具有優異的熱穩定性和光穩定性，可是其耐酸性能不好，這就限制了它們在戶外的許多應用和任何有可能觸及果汁等酸性物質的室內用途。群青在橡膠中的最大用途是用于白色膠料，如洗滌襯衣時要用靛青一樣。使用群青可獲得飽和、鮮艷的顏色。氧化鉻綠可提供藍綠色調，這種顏色具有優異的耐熱性、耐光性，相對密度也很高。鉛著色劑包括色調范圍頗寬的鉻黃著色劑和鉬橙著色劑。使用這些著色劑可獲得具有良好的耐熱性、耐光性的艷色，但它們是含鉛化合物，其粉塵能夠發光和燃燒。在硫磺硫化膠料中，任何水分都可能引起硫化鉛斑點。目前，這些著色劑在多數場合已被有機著色劑所替代。鎘著色劑僅被用于要求不褪色的特殊場合。這種著色劑通常以基本型添加以改善其分散和加工。它相對密度高、價格昂貴。鎘還是重金屬，橡膠膠料要盡量注意避免使用。所有無機著色劑的著色劑都較弱，其正常的用量為膠料總質量的2%～5%。無機著色劑一般比有機色劑更容易分散，其粒子尺寸更大，相對密度也高得多，因此較少粉塵飛揚。但這只是相對于有機著色劑來說，事實上，所有的著色劑粉塵飛揚均很嚴重，生產過程中必須采取預防措施。3.2　有機著色劑有機著色劑調鮮艷、誘人，通過選擇合適的著色劑或將其組合起來，往往能滿足特種橡膠制品的技術要求。出于美觀方面的考慮，為了獲得色彩艷麗的橡膠制品，需使用無機著色劑無法提供的具有鮮艷色澤的有機著色劑。正是由于這一原因，導致了有機著色劑在橡膠配合工藝中的大量應用。雖然大部分有機著色劑無法像無機著色劑那樣提供良好的耐熱性、耐光性和耐滲色性能，但它們的確可以產生相當誘人的外觀。有機著色劑的單價比無機著色劑高得多，不過，它們的使用效果也好得多，但一般來說，有機著色劑的使用成本還是比無機著色劑高。表1示出了橡膠配合工藝中所用有機著色劑的類型（按化學品種和色度指數分）及主要的技術特性參數，其中包括熱穩定性、光穩定性、耐皂質滲色率和直接蒸汽可硫化性。3.2.1　有機紅著色劑紅色可能是最受歡迎的顏色，但由于有機紅著色劑的化學性質，它也可能是最讓人討厭的顏色。用于彩色橡膠制品的有機紅著色劑有8大類（見表1），它們分別是：永固紅2Ｂ；吡唑啉酮紅；硫化紅；喹丫酮紅；萘酚紅；立索爾寶紅；色淀紅Ｃ；立索爾紅。表1　著色劑種類及名稱對照表著色劑種類著色劑名稱相對密度熱穩定性光穩定性耐皂質滲色性耐直接蒸汽性鄰聯茴香胺橙Orange161.382311吡唑啉酮紅Red381.331211硫代紅Red881.821111專利橙Orange461.711312色淀紅CRed53:11.481322酞青綠Green362.201111酞青綠Green72.05~2.121111立索爾紅Red49:21.653333立索爾紅Red49:11.743333咔唑紫Violet231.461111永固紅2BRed48:21.70~1.761222永固紅2BRed48:11.982222酞青藍(NC)Blue15:11.621111酞青藍(RS)Blue151.58~1.611111酞青藍(CS)Blue15:31.641111萘酚紅Red231.452211著色劑綠BGreen81.393211二芳基黃(AAMX)Yellow131.351111二芳基黃(AAOA)Yellow171.391111二芳基黃Orange131.352211二芳基黃(AAA)Yellow121.22~1.412211耐曬黃Yellow11.453233二芳基黃(AAOT)Yellow141.402211立索爾寶紅Red57：11.552222深藍Blue292.351111氧化鉻Green175.101111熱穩定性光穩定性耐皂質滲色性耐直接蒸汽性1—175℃1—200h1—無滲色1—優異2—165℃2—100h2—輕微滲色2—良好3—150℃3—50h3—滲色3—不用注：熱穩定性是指常壓下硫化的數值，連續硫化或非常短的硫化循環通常允許更高的溫度；光穩定性用褪色試驗機測試，在一般的橡膠應用中，級別為1～2的著色劑往往令人滿意，在某些特別的應用場合才選擇級別為3的著色劑。用途最廣的永固紅2Ｂ包括鋇紅鹽和鈣紅鹽。鋇鹽提供橙色調紅，鈣鹽提供微藍色調紅。兩者混合可以產生多種色調。這些顏色濃烈而鮮艷，相對較易滲色。它們具有適宜的熱穩定性和光穩定性，不過，硫化溫度一旦超過175℃它們就會開始褪色。吡唑啉酮紅提供的色調介于鋇鹽與鈣紅鹽兩種永固紅2B之間。吡唑啉酮紅色調因具體的種類而各異，但彼此之間的差異不是特別大。吡唑啉酮紅的顏色是鮮艷、明快、透明的，是純粹的有機著色劑，而不是鹽。吡唑啉酮紅具有優異的耐皂質滲色性，其熱穩定性、光穩定性大致相當于永固紅2B。吡唑啉酮紅是獲準用于接觸食物的橡膠制品的有機著色劑。它的使用成本高于永固紅2B，但是其特殊的色調、良好的耐滲色性及其在醫療方面的應用又使人們離不開它。硫代紅是技術上無可挑剔但價格昂貴的著色劑。它僅僅用于不常見的色調，而且經常摻和起來使用。喹丫酮紅具有卓越的技術性能，但其價格相對較貴。這種著色劑獲準用于食物接觸的橡膠制品。萘酚紅不同的鹽可以提供從橙紅到藍紅的多種色調。與永固紅2B相比其價格較貴，所以只在對耐皂質滲色性有突出的要求時才使用。立索爾寶紅、色淀紅C和立索爾紅則是價格較低的著色劑，過去一直大量使用。不過，它們的技術性能比較差，隨著對橡膠制品質量和使用期限的日益重視，這類著色劑用得越來越少。橡膠色母料通常是擠出、模壓和壓延彩色橡膠制品生產商的首選。這種色母料一般是以大約50%的著色劑含量且高分子量粘合劑的形式制備的。其用量一般為膠料總量的1%～3%。吡唑啉酮紅和永固紅2B較難分散，因此，對于這兩種著色劑大力推薦采用橡膠色母料。3.2.2　有機橙著色劑常用的有機橙著色劑分為兩大類，即鄰聯茴香胺橙和二芳基橙。鄰聯茴香胺橙提供的是純凈而有點偏紅的橙色調，而二芳基橙的色調則更黃一些。這兩種著色劑的不褪色性能均相當好，而二芳基橙具有更好的耐光性能（見表1）。這兩種產品都比前面提到的有機紅著色劑更容易分散，但是仍然推薦使用橡膠色母料。其色母料的濃度和使用量與紅色橡膠色母料相同。3.2.3　二芳基黃二芳基黃著色劑可提供鮮艷、純凈的黃色調。這樣的著色劑共有4大類，其區別在于對分子的取代程度不同。這些種類分別被命名為AAA、AAOT、AAMX和AAOA（如表1所示），它們是按不褪色性從最差到最好的順序依次排列的。這些著色劑被認為是最容易分散的著色劑。不過，廣泛使用的還是橡膠色母料，這些色母料的特性與前述顏色相同。3.2.4　酞青藍這是藍色橡膠制品用的主要著色劑，它有各種各樣的色調，以紅色調者在橡膠中的用途最廣。這類顏色的熱穩定性最差，因此，使用酞青藍時必須考慮硫化溫度。非結晶型酞青藍的紅色調較少，但是熱穩定性卻要好得多。綠色調的酞青藍與其它種類相比，其強度相當弱，而熱穩定性則好得多，價格也更昂貴。酞青藍著色劑很難分散，應以橡膠色母料或色膏的形式使用。這種橡膠色母料的性能與其它顏色的橡膠色母料類似。3.2.5　酞青綠這種著色劑也有幾種色調，從微黃綠色到微藍綠色，它是綠色橡膠制品用的最多的一種著色劑。很多綠色橡膠制品是把黃色、藍色及這種綠色摻合起來進行生產的。酞青綠的各種色調均有優異的技術性能，并且全都很難分散。對于這種著色劑再次推薦使用橡膠色母料，該色母料的特性與其它顏色的橡膠色母料類似。4　顏色的搭配以上是有關橡膠膠料及其所選用的著色劑的基本信息。然而，很少有橡膠制品是用一種著色劑（無機的或有機的）生產的。在正常情況下，橡膠制品的最終顏色是由某些特殊的顏色搭配起來形成的，因而，顏色搭配是成功地生產彩色橡膠制品的基本要求。再者，由于任何一種彩色制品均與流行時尚有關，人們對新穎色彩的要求日益提高。要讓一種橡膠制品跟另一種橡膠制品顏色搭配確實是一件困難的事情，更何況常常還要求橡膠制品與完全不同類制品（如涂亮油的金屬屑、染色的布片、有色紙、彩色塑料或油漆制品）的顏色相匹配。它們通常很小，并且幾乎總是具有不同橡膠制品的表面構造。如此一來，光反射率的差異就使得色彩搭配工作更為困難。不僅如此，由于這樣的不同類制品通常使用不同的化學著色劑，在不同的光源下往往會呈現出不同的色彩，這樣更加大了在橡膠制品中進行顏色搭配工作的難度。至于顏料的摻混必須在人造光源和日光照射下對顏色的搭配進行評估。這種搭配是由配色知識豐富、技藝熟練的實驗室技術人員用肉眼觀察完成的。目前已在特種橡膠膠料領域研發出配色計算機，能從畫面上看到顏色的搭配是否令人滿意。如果程序編制恰當的話，配色計算機甚至能協助調色員選擇合適的顏料及用量，但最后的決定仍然要靠人憑借肉眼來作出。在某些場合要求橡膠制品的顏色與采用完全不同類著色劑著色的材料顏色高度匹配，這就要用到條件配色法。這是一種在不同光源下呈現出不同色彩的搭配法。對這種搭配效果的檢驗將取決于所采用的光源，尤其是取決于客戶所用的特定的測試方法。當在技術上不可能進行精確配色時，為了在各種試驗條件下獲得盡可能接近的配色，調色員必須調整他的工作程序和原料。這常常需要使用3種或更多種顏料，并小心地調整與此相關的其它配合劑。二氧化鈦的種類及用量的調節可能最為關鍵。5　結論總體上說，無機著色劑成本較低，且可以為橡膠工藝工程師提供良好的耐熱、耐光和耐滲色性能。這些著色劑通常是粉末狀的，添加量為總膠料質量的2%～5%。其缺點是色調通常不太鮮艷和純凈。要獲得更鮮艷、更純凈的顏色，橡膠工程師必須使用有機著色劑。這種著色劑價格昂貴，熱穩定性較差，耐光性更差，耐滲色性也不如無機著色劑。一般來說，有機著色劑在橡膠膠料中的分散要困難得多，若以粉末狀態使用則粉塵飛揚的問題更突出，在實際生產中通常以橡膠色母料的形式使用。這種預分散形式完全可消除粉塵問題，就顏色而言，可大大改善顏色在最終制品中的均勻性，而且在稱重等操作也更容易。用于橡膠制品的著色劑，尤其是以特殊色母料形式供貨的著色劑，還被廣泛應用于交聯聚乙烯。