在热塑性弹性体TPE的注塑加工领域，产品变色是一项极为棘手且频繁发生的品质异常。它不仅直接损害产品外观，导致批次性报废或客户退货，更深层地揭示了生产过程中材料、工艺或管理的某个环节已脱离控制。作为从业近二十年的技术人员，我曾亲眼见证因一抹不经意的黄变，导致整柜出口玩具被拒；也处理过因周期性色差，使得高端电子产品配件良率长期低迷的案例。变色，绝非仅是颜色不准这般简单，它是材料热历史、剪切历程、稳定性与外部环境相互作用的综合体现，是一个需要从分子层面到生产线进行系统性排查的信号。

面对变色问题，许多操作者的第一反应往往是调整色母比例或归咎于颜料批次，但这常常是治标不治本，甚至南辕北辙。真正的解决之道，在于精准识别变色的类型与模式。是均匀的黄化，还是局部的黑点、褐纹？是刚脱模即现，还是存放后滋生？不同的色彩变异，指向截然不同的失效机理——热氧化降解、剪切过热分解、金属催化、污染交又或是光老化。本文将依托大量实践案例，深入剖析TPE注塑变色的根源，并提供一套从现场快速甄别到根本性预防的完整解决方案，旨在将色彩控制从被动的“救火”转变为可预测、可管理的科学过程。

理解TPE变色的类型与背后的化学物理本质

在切入具体原因前，必须建立对变色现象的清晰分类图谱。颜色是光与物质相互作用的结果，TPE的变色本质是其化学结构或物理形态在加工、使用中发生了变化，从而改变了其对可见光的吸收与反射特性。

热氧化黄变 这是SEBS、SBS基TPE及TPU最常见的问题。材料在加工或后续使用中，受热和氧气作用，分子链（特别是聚丁二烯段中的不饱和双键）发生氧化反应，生成发色基团，如羰基、共轭双键等，导致颜色从透明或浅色逐渐向黄色、棕色甚至深褐色转变。这是一个随时间、温度累积的渐进过程。

热降解/剪切降解黑化 通常表现为深色斑点、条纹或整体发黑、发灰。这是由于局部温度过高或剪切过于剧烈，导致聚合物分子链发生断裂（断链降解）或过度交联（碳化），形成碳质微颗粒。TPU、某些酯类TPE对此尤为敏感。

添加剂迁移与析出导致的发白、发雾 配方中小分子润滑剂、抗氧剂或填充油过量，迁移至制品表面，形成一层白色霜状物或油膜，使表面失去光泽，颜色显得黯淡、发白。这与化学变化不同，主要是物理迁移导致的光散射。

污染变色 这是最突兀的一类。包括：1）异料污染：不同颜色或种类的树脂残留混入；2）油污与锈蚀污染：机器润滑油、液压油、模具防锈油或铁锈混入熔体；3）环境粉尘污染：车间粉尘、纤维毛絮落入原料或模腔。

光老化褪色或变黄 主要发生在含有不稳定颜料（尤其是有机颜料）或基体耐候性差的制品，在紫外线长期照射下，颜料分子结构被破坏（褪色），或基体自身发生光氧化（变黄）。

水热变色 某些颜料或添加剂（如某些荧光增白剂）在高温高湿环境下会发生水解或化学变化，导致颜色改变。这在使用蒸汽灭菌的医疗用品中偶有发生。

准确区分上述类型，是开启有效解决之门的首把钥匙。接下来，我们将从物料、工艺、模具设备及环境四大维度，进行抽丝剥茧的深度解析。

TPE注塑产品变色的根源性原因剖析

变色是结果，其诱因则错综复杂地潜伏在从仓储到成品的每一个环节。

材料与配方因素：内在的不稳定性

材料是颜色的载体，其本征特性决定了变色的基础倾向。

基体树脂的热氧稳定性先天不足。这是最根本的内因。SEBS/SBS 中，聚丁二烯段的残余不饱和双键是氧化的主要攻击点。氢化SEBS（SEBS）的稳定性远优于未氢化的SBS，但若氢化度不足，仍易黄变。TPU 中的氨酯键、醚键或酯键在高温下易水解或热解，产生发色基团。某些低品质回收料 的分子链已受损，含有大量过氧化物或催化剂残留，是加工中二次降解的温床。

着色体系的选择与配伍失误。颜料的热稳定性不足是直接原因。许多有机颜料（如某些偶氮红、酞菁蓝的特定晶型）无法承受TPE的加工温度（通常180-220°C），在此温度下会分解变色。颜料与TPE基体/添加剂发生化学反应，例如，含铅、镉的颜料可能与硫化物稳定剂反应生成黑色硫化物；某些碱性颜料会与酸性抗氧剂中和失效。颜料分散不良，色母粒载体树脂与TPE相容性差，导致颜料团聚，局部浓度过高，在剪切下过热分解形成色点。

稳定化体系存在缺陷或不足。抗氧剂体系不健全或剂量不足，无法有效捕获自由基、分解氢过氧化物，导致加工过程中链式氧化反应迅速发生。缺乏必要的热稳定剂（针对PVC等，但某些TPE合金中需考虑），导致共混物中不稳定组分降解。紫外线吸收剂与光稳定剂的缺失，使制品在后续使用中易受光老化影响。

其他添加剂的影响。填充油颜色过深或自身易氧化；某些阻燃剂（如溴系阻燃剂与三氧化二锑的协同体系）在高温下可能引发预降解；润滑剂过量导致表面发雾，影响色光。

表1：材料与配方相关的变色原因分析

因素类别 具体表现与作用机理 导致的典型变色现象 风险等级

基体树脂稳定性差 SEBS/SBS不饱和键氧化，TPU酯键/醚键热解，回收料杂质多 整体均匀黄变、褐变，随时间/温度加深 高

颜料热稳定性不足 有机颜料分解温度低于加工温度，或发生晶型转变 颜色偏离（如红变棕、蓝变绿），出现色点 高

颜料化学反应性 颜料与抗氧剂、硫化物等添加剂发生酸碱或硫化反应 局部或整体变色（如生成黑点），颜色批次不稳定 中到高

抗氧体系不足 无法有效抑制加工及使用中的热氧老化链式反应 加工后即发黄，或在储存、使用中持续黄变 高

添加剂干扰 深色或易氧化填充油、阻燃剂高温分解、润滑剂析出 底色发暗、局部黑点、表面发白失光 中

注塑工艺参数因素：能量的失控输入

不当的工艺参数是触发材料降解、导致变色的最直接、最剧烈的外部推手。

温度失控是首恶。料筒温度设置过高，这是最普遍的原因。过高的熔体温度使聚合物分子链和颜料都处于过度的热应力下，加速热氧化和热分解反应。喷嘴温度过高，因喷嘴处熔体停留且剪切大，极易过热碳化，形成“流涎”或“喷嘴滴料”，这些黑化的冷料在下一次注射时被带入产品，形成黑点。局部过热，加热圈失控或热电偶失灵，导致料筒某一段温度远高于设定值，形成“热点”，物料经过时瞬间降解。

剪切过热不容忽视。过高的螺杆转速，在塑化时产生过量的摩擦剪切热，这种热量有时比加热圈提供的更多、更集中，且难以通过温控系统监测，极易导致物料，尤其是对剪切敏感的材料（如某些TPU、高填充配方）局部降解变黄、发黑。背压设置过高，同样会增加剪切热，并延长物料在料筒内的滞留时间。过小的浇口尺寸，熔体通过时产生极高的剪切速率，导致明显的剪切升温（有时可达数十摄氏度），可能引起浇口附近物料降解变色。

时间相关的累积破坏。物料在料筒内停留时间过长，发生在开机预热过久、生产中打空料、或因故障暂停生产未及时清空料筒时。物料长时间处于熔融状态，热历史累积，必然导致降解黄变。成型周期不稳定，时而快时而慢，导致熔体热历史不均，引起色差。

压力与速度的影响。注射速度过快，对于某些结构复杂模具，可能因排气不畅导致困气，高温高压气体将物料烧焦（俗称“柴油机效应”），形成褐色或黑色纹路。

表2：工艺参数不当导致的变色

关键工艺参数 不当设置与后果 引发的变色特征 作用机理

料筒/喷嘴温度过高 聚合物与颜料热氧降解、热分解加速 整体黄变、褐变，喷嘴处产生周期性黑点 提供过高的活化能，引发断链、氧化反应

螺杆转速/背压过高 产生过量剪切热，物料局部过热 不规则黄变或黑点，色泽发暗，可能伴有气泡 机械能转化为热能，导致局部温升超限

物料滞留时间过长 热历史累积，降解程度加深 开机首模或停机后首模颜色深，周期性渐深 时间与温度的协同破坏效应

浇口尺寸过小 熔体通过时剪切生热显著 浇口附近出现放射状或云状变色区 高剪切速率导致局部瞬时高温

注射过快/排气不良 困气，气体被绝热压缩升温 流动末端或包气处出现褐色、黑色烧焦痕 高温气体灼伤熔体表面

模具、设备与辅助系统因素：隐藏的污染源与热管理失效

模具和设备的状态，往往是间歇性、局部性变色问题的根源。

注塑机清洁与保养问题。料筒/螺杆清洗不彻底，更换颜色或材料时，残留的旧料（尤其是深色料、PVC、POM等敏感材料）污染新料，是换色后色差、色纹的主要原因。螺杆或料筒磨损，产生金属碎屑混入熔体，某些金属离子（如铁、铜）是强烈的氧化催化剂，会加速TPE老化变色。止逆环磨损或失效，导致熔体回流，延长受热时间并可能引起降解。

模具的污染与影响。模具排气槽堵塞，导致困气烧焦。型腔内有油污、水渍、锈迹或脱模剂残留，这些污染物在高压注射下会混入制品表层，形成油渍状斑纹或导致颜色不均。模具温度过高或严重不均，高温区域冷却慢，降解风险增加，且可能因冷却速率不同导致制品表面光泽差异，视觉上形成色差。

辅助系统的故障。干燥系统失效，对于TPU、某些TPEE等易水解材料，潮湿物料在加工中会发生水解降解，导致分子量下降、强度降低并可能伴随颜色变深。模温机控温不准，实际模温波动，影响冷却速率和结晶，间接导致批次间色差。

环境与后处理因素：成型后的二次伤害

制品脱模后，其颜色稳定性仍面临挑战。

后处理工艺不当。退火或热处理温度过高、时间过长，意图消除内应力，却提供了二次热氧化的条件。超声波焊接、热铆接 等二次加工产生的局部高温，可能导致焊接区域变色。

储存与使用环境恶劣。紫外线照射，导致光老化褪色或黄变。高温高湿环境，加速材料水解和添加剂迁移。接触化学溶剂、油品，可能导致表面溶胀、添加剂被萃取，或发生溶质反应而变色。氧化性气体（如臭氧）环境，会强烈攻击不饱和键，导致表面粉化、变色。

系统性解决TPE注塑变色问题的实战策略

解决变色问题，必须遵循一套严谨的诊断、分析、纠正与预防流程，杜绝拍脑袋决策。

第一步：系统性诊断与问题锁定

1. 观察与记录：详细记录变色模式（整体/局部？均匀/条纹/斑点？），颜色变化（黄/褐/黑/白？），发生位置（整个制品/浇口附近/流动末端/厚壁处？），发生时机（开机首模/稳定生产中/停机后/储存后？）。
2. 相关性分析：检查变色是否与特定批次原料、特定机台、特定模具、特定班次或特定工艺文件强相关。
3. 简单排查实验：
◦ 清洁度测试：空射料条，观察是否纯净。若料条已有杂色，问题在射台之前（材料、烘料、料筒污染）。

◦ 温度敏感性测试：在工艺允许范围内，逐步降低料筒温度（特别是喷嘴和前三区）5-10°C，观察变色是否改善。若显著改善，则热降解是主因。

◦ 剪切敏感性测试：适当降低螺杆转速和背压，观察效果。

4. 断点分析：从原料入库到成品出货，设立多个检查断点（如烘后料、空射料、首模产品、稳定期产品），锁定变色开始发生的环节。

第二步：材料与配方的优化与选择

这是解决根本性、批次性变色问题的治本之策。

强化基体的稳定性。对于耐黄变要求极高的应用（如透明制品、浅色制品），必须选用氢化SEBS，并关注其氢化度指标。与供应商沟通，选择热稳定性更优的牌号。对于TPU，根据需求在酯基（耐油耐化学性好但易水解）和醚基（耐低温耐水解性好）间做出正确选择，并确保原料干燥充分。

构建科学稳定的着色体系。选择高热稳定性的颜料。无机颜料（如钛白粉、氧化铁系）通常热稳定性优于有机颜料。有机颜料须选择满足加工温度要求的型号，如高档酞菁蓝绿、喹吖啶酮红、异吲哚啉酮黄等。进行严格的相容性与耐温测试：将色母粒与TPE基料按比例混合后，在高于正常加工温度10-20°C下压片或注塑，观察是否变色。确保色母粒载体与TPE相容，且分散剂高效。

设计足量高效的稳定化系统。这并非成本，而是投资。采用复合抗氧剂，如主抗氧剂（受阻酚类，如1010）与辅助抗氧剂（亚磷酸酯类，如168）协同，提供加工稳定性和长期热稳定性。对于户外制品，必须添加紫外线吸收剂（如苯并三唑类）和受阻胺光稳定剂（HALS）。必要时，可添加微量金属钝化剂，以消除原料或环境中带入的微量金属离子催化影响。

规范原材料管理。建立新批次原料（包括基料、色母、添加剂）的上线测试制度，小批量试产确认颜色与性能。不同批次原料避免混用。

表3：针对材料与工艺的变色解决方案汇总

解决方向 具体措施与操作方法 针对的变色类型 关键控制要点与预期效果

优选稳定基料与颜料 选用氢化SEBS，高热稳型TPU；选择耐温无机颜料或高等级有机颜料 热氧黄变，颜料分解变色 从源头提升材料本征稳定性，是解决高端需求的基础

强化稳定化体系 添加足量复合抗氧剂（1010/168），户外品添加UV吸收剂与HALS 加工黄变，长期热氧黄变，光老化褪色 有效切断氧化链式反应，是性价比最高的防护投资

优化工艺温度与剪切 降低料筒/喷嘴温度，降低螺杆转速与背压，采用多级注射 热降解/剪切降解黑化、黄变 最直接快速的现场纠正措施，立竿见影

彻底清洁与设备维护 规范换色换料清洗流程，定期检查清理螺杆、料筒、模具 污染色差、黑点、色纹 杜绝交叉污染，保证加工系统的洁净度

控制物料热历史 规范开机、停机、生产中断操作流程，避免物料长时间滞留 周期性色深，开机首模不良 确保物料受热历程一致，保证颜色批次稳定性

第三步：注塑工艺的精细优化与标准化

这是现场工程师最有力的武器。

奉行“低温低速”的工艺哲学。在保证完全塑化、充满型腔的前提下，将各段料筒温度，特别是均化段和喷嘴温度，设定在推荐范围的下限。这是一个需要反复尝试但回报巨大的工作。降低螺杆转速和背压，以观察计量结束时熔体温度不升高为准。对于浅色或透明制品，此原则尤为重要。

优化注射速度与压力。采用慢-快-慢的多级注射速度控制。初始慢速通过浇口，防止喷射；中高速充满主体；末端降速，利于排气，防止烧焦。确保足够的保压压力和时间，但避免过长。

严格管理生产时序与中断流程。
• 规范开机程序：预热达到设定温度后，不宜长时间保温。应尽快开始注射，将初期可能已轻度降解的料头排净。

• 规范停机程序：生产结束前，应将料筒内物料排空，并用PP或PE等稳定性好的材料清洗料筒，然后降温停机。严禁在料筒充满TPE料的情况下长时间保温关机。

• 处理生产中断：若短时间中断（如15分钟内），可转为保温模式。若中断时间长，必须将料筒内熔料排空或反复对空注射，防止滞留降解。

关注模具热管理。确保模具冷却水路畅通，模温稳定均匀。合理的模温（通常40-60°C）有助于制品快速定型，减少在模内冷却阶段的受热时间。

第四步：彻底的设备清洁与系统性维护

建立严格的换色、换料清洗标准作业程序。根据“由浅入深”、“由高到低”（熔点、粘度）的原则选择清洗料。对于从深色换浅色，或从高温料换低温料，必须拆机清洗螺杆、料筒和喷嘴，这是唯一彻底的方法。日常可用专业的螺杆清洗剂或使用高熔指PP混合玻璃砂进行清洗。

执行定期预防性维护。定期检查并记录加热圈、热电偶的工况，校准温控表。定期检查螺杆、料筒、止逆环的磨损情况，及时更换。定期清理模具排气槽、冷却水道。

保障辅助系统可靠。定期检查干燥机的除湿功能，更换干燥剂，确保进风露点达标（建议-40°C以下）。校准模温机。

第五步：环境与现场管理

推行5S现场管理。保持原料区、烘料区、机台周边的清洁，防止灰尘、油污污染原料和产品。料斗加盖，烘料车密封。

规范后处理与储存。明确后处理（退火、烫印等）的工艺窗口。成品应避免阳光直射，储存在阴凉、干燥、清洁的环境中。

典型案例深度剖析

案例一：透明TPU手机护套整体黄变
问题：新开发的透明芳香族TPU手机护套，注塑成型后外观良好，但放置于仓库一周后，出现均匀的黄变，客户拒收。
诊断：黄变是存放后发生，非立即出现。检查工艺记录，料筒温度设定在215°C（偏高），但干燥记录显示，仅以80°C普通热风干燥4小时。材料为易水解的酯基TPU。
分析：这是水解降解与后期热氧老化协同作用。首先，干燥不彻底，TPU含湿量高，在加工高温下发生水解，分子链断裂，生成更多端羧基等易氧化基团，材料已“内伤”。其次，配方中可能只添加了基础抗氧剂，长期稳定剂不足。断裂的分子链在储存期间与氧气接触，迅速氧化发黄。
解决：1. 工艺：将料筒温度降至195°C，并采用除湿干燥机，在105-110°C下干燥4-6小时，确保露点<-30°C。2. 配方：材料中添加高效水解稳定剂（如碳化二亚胺类）并加强复合抗氧剂体系。3. 储存：要求成品密封包装，避免潮湿空气。实施后，黄变问题得到根本控制。

案例二：黑色SEBS手柄表面周期性白色云纹
问题：某工具黑色TPE包胶手柄，在生产中不定时出现表面白色云状纹路，擦拭不掉，位置不固定。
诊断：白色云纹非颜色分解，更像是表面污染。检查模具，发现为方便脱模，操作工频繁喷洒外喷式脱模剂。检查烘料，发现使用同一台普通热风烘箱干燥多种原料，包括PP、ABS和TPE，且清洁不彻底。
分析：这是典型的交叉污染。白色云纹可能来源：1. 脱模剂残留：过量或未挥发的脱模剂在模具表面堆积，在下次注射时转移到制品表面。2. 异料污染：烘箱内残留的其他原料（尤其是浅色料）粉尘被TPE原料吸附，带入成型。
解决：1. 杜绝外喷脱模剂：通过优化模具抛光（提高光洁度）、增加脱模斜度、调整顶针，实现彻底免喷涂脱模。2. 隔离干燥：为TPE原料配置专用的除湿干燥机，杜绝交叉污染。3. 清洁模具：彻底清洗模具，去除原有脱模剂积垢。此后，白色云纹消失。

长效预防与质量管理体系构建

1. 建立颜色标准与验收规范：使用色差仪（如Lab*值），设定明确的容差范围（如ΔE<1.5），替代人眼主观判断。
2. 实施标准化工艺：将优化的工艺参数（温度、速度、时间等）形成标准化作业指导书，并在机台上锁定关键参数。
3. 推行首件检验与巡检制度：每班开机、换料、修模后，必须制作首件，对比标准色板并测量色差，合格后方可批量生产。生产中进行定期巡检。
4. 建立原料与批次追溯系统：确保从每一批成品可以追溯到所使用的具体原料批次、机台、模具和生产时间。
5. 员工持续培训：让操作员和技术员理解变色背后的原理，而不仅仅是记住操作步骤，培养其发现和解决初期问题的能力。

相关问答

问：如何快速判断TPE变色是材料（颜料）问题还是工艺（温度）问题？

答：一个非常实用的现场方法是降温观察法。在工艺允许的范围内，将料筒温度（特别是均化段和喷嘴）显著降低10-20°C进行试射。如果变色程度（尤其是黄变、黑化）明显减轻甚至消失，那么工艺温度过高是主因。如果变色毫无改善，则问题极可能出在材料本身，如颜料不耐温、抗氧剂不足或原料已受污染。同时，可以对比同一批材料在其他正常机台的生产情况，进行交叉验证。

问：生产浅色或白色TPE制品时，为什么有时会越做越黄？有什么特别注意事项？

答：白色和浅色制品对基底黄变最为敏感。出现越做越黄，通常是物料热历史累积和系统清洁度下降的共同作用。注意事项：1. 专用机台：尽可能固定机台生产浅色料，避免与深色料频繁切换。2. 极致低温工艺：采用允许范围内的最低温度、最低螺杆转速。3. 强化稳定体系：配方中必须添加高效的抗氧剂，甚至可以添加微量荧光增白剂或群青来对冲底色黄相。4. 缩短清料周期：定期用清洗料或拆机清理螺杆、料筒，防止降解物累积。5. 控制环境：避免紫外线照射机台料筒和原料。

问：更换不同颜色TPE料时，如何清洗才能最有效、最经济？

答：推荐分级清洗策略：1. 常规换色（如浅色换深色）：直接用新料对空注射，直至射出的料条颜色纯净即可。2. 深色换浅色/透明色：必须拆机清洗螺杆、料筒、喷嘴和法兰，这是最彻底的方法。3. 折中方案（生产间隙的轻度清洗）：可使用高熔指PP混合5%的玻璃砂（或专用螺杆清洗料）进行过渡清洗，利用其高冲刷力带走大部分残留。最不经济的就是用大量新料冲洗，既浪费又可能洗不干净。建立换色作业指导书，并根据颜色差异规定不同的清洗流程是关键。

问：提高背压可以使塑化更均匀，但它会导致变色吗？如何权衡？

答：会的。提高背压虽然有助于排出熔体中的气体、使塑化更密实，但它通过增加剪切和延长物料在压缩段的停留时间来增加熔体温度。对于热敏感的TPE，过高的背压是导致熔体实际温度过高、引发降解变色的常见原因。权衡之道在于：在保证制品没有气泡、缩孔等缺陷的前提下，使用尽可能低的背压。通常，TPE的背压设置比硬质塑料要低，范围在3-8 bar即可。应先尝试通过提高螺杆转速（但需注意剪切热）或调整温度来改善塑化，而非首选提高背压。

问：模具温度会影响TPE制品的颜色吗？

答：会，主要是通过影响表面光泽和结晶度来间接影响视觉颜色。高模温使制品表面更光滑，光泽度高，颜色显得更鲜艳、更深邃。低模温使表面光泽低甚至发雾，颜色显得黯淡、发白。对于TPV、TPEE等结晶性TPE，模温影响结晶度和晶体尺寸，从而可能影响制品的透明度、雾度，进而影响对颜色的感知。虽然不常直接引变化学颜色，但为保持批次间颜色一致性，控制模具温度的稳定和均匀至关重要。

问：对于需要长期户外使用的TPE制品，如何从选材和配方上预防变色？

答：户外防变色是一个系统工程：1. 基料选择：首选抗紫外线改性的牌号，或本身就耐候性好的材料，如TPV 的耐候性通常优于普通SEBS基TPE。2. 着色体系：必须选用耐光等级高的颜料（通常7-8级最佳），无机颜料通常耐光性优于有机颜料。炭黑是最佳的紫外线屏蔽剂，但仅限于黑色制品。3. 稳定化包：这是核心。必须包含高效紫外线吸收剂（UVA） 和受阻胺光稳定剂（HALS），两者协同作用，缺一不可。HALS能长期捕获自由基，效果尤为关键。4. 物理保护：设计时考虑增加制品壁厚，或通过装配方式减少直接曝晒面积。有条件的产品可喷涂耐候性保护涂层。

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