一、引言

PUE系列聚氨酯色浆作为一种专用于聚氨酯体系的颜料预分散体系，其纳米分散稳定性直接决定了CPU弹性体、TPU制品及聚氨酯涂料的着色均匀性与耐迁移性能。随着聚氨酯工业对颜料固含量、耐高温性和批次一致性要求的不断提高，传统通用色浆在聚氨酯NCO/OH反应体系中常出现絮凝、上浮和着色力不足等问题。东莞市蒂森新材料有限公司基于多年聚氨酯色浆量产经验，结合RSC Advances（2026）关于聚氨酯共聚彩色乳胶纳米分散的最新研究成果，系统阐释PUE系列聚氨酯色浆的分散机理与界面稳定机制，为下游配方设计提供理论参考。更多产品技术参数可查阅蒂森产品技术文献中心。

图1 PUE系列黑色聚氨酯色浆成品，颜料粒径约800nm，适用于各类聚氨酯体系着色

二、技术特点与作用机理

PUE系列聚氨酯色浆是指以极性聚氨酯预聚物为载体树脂，通过高分子分散剂锚固-溶剂化链段理论将有机/无机颜料颗粒稳定分散于其中的高浓度着色制剂。其核心分散机理包含三个层次：

（1）分散剂锚固-溶剂化链段理论。高分子分散剂由颜料亲和性锚固基团和聚合物溶剂化链段两部分构成。锚固基团通过氢键、范德华力及阴离子-π相互作用牢固吸附于颜料表面；溶剂化链段则在聚氨酯载体中充分伸展，形成厚约5-15nm的溶剂化层。PMC/Polymers（2025）发表的"Anion-π Type Polymeric Nanoparticle Dispersants for Enhancing the Dispersion Stability of Organic Pigments in Water"研究表明，阴离子型锚固基团可有效促进颜料颗粒间π-π堆叠的解离，使团聚体在剪切场中更易打开。

（2）空间位阻与静电稳定双重机制。当两个分散颜料颗粒相互接近时，溶剂化链层被压缩产生渗透排斥压（osmotic repulsion），同时吸附层重叠引发构型熵减少，二者共同构成空间位阻稳定效应。PUE系列色浆选用的聚氨酯载体含有一定量的羧基或磺酸基，可在颗粒表面形成双电层，提供额外的静电排斥稳定。RSC Advances（2026）报道的"Co-polymerized CMY colored polyurethane latex with high color strength and fastness for inkjet printing"研究证实，共聚型聚氨酯乳胶纳米粒径可控制在10nm以下且呈窄分布，为PUE色浆在精细着色领域的应用提供了理论参照。

（3）粒径与着色力的定量关系。颜料粒径减小至可见光波长1/2以下（约200-400nm）时，光散射效率显著降低，着色力与透明度同步提升。PUE黑色色浆平均粒径控制在800nm，彩色系列约1μm，在保证高遮盖力的同时实现良好的分散稳定性。Powder Technology（2025, 120700）关于超声分散机理的研究指出，表面活性剂浓度存在临界值，超过临界胶束浓度后继续增加分散剂用量反而导致体系黏度上升和絮凝，这一结论对PUE色浆配方优化具有直接指导意义。

（4）聚氨酯体系中NCO/OH反应兼容性。PUE色浆在聚氨酯固化体系中扮演着色与分散双重角色，其载体树脂的羟基值（OH值）和游离异氰酸酯含量必须精确控制。PUE系列色浆载体采用低羟基预聚物或封闭型聚氨酯，羟基值控制在5-15mgKOH/g，确保加入CPU预聚体或TPU基体后不会显著改变体系NCO/OH当量比。实验数据表明，当色浆添加量≤3%时，体系NCO指数偏差≤2%，凝胶时间波动≤5%，固化后交联密度下降≤3%。这一兼容性设计是PUE色浆区别于通用色浆的核心技术特征，也是其能在聚氨酯NCO/OH反应体系中稳定应用的根本保证。

图2 PUE系列黄色聚氨酯色浆，彩色颜料平均粒径约1μm，着色力高且分散稳定

三、应用案例一：CPU浇注型聚氨酯弹性体着色

在CPU浇注体系中，PUE色浆需在预聚体与扩链剂混合后迅速均匀分散，且不得干扰NCO/OH反应动力学。以MDI基CPU体系（NCO%=6.2%）为例，PUE黑色色浆添加量为预聚体质量的1.5%，在80℃预聚体中高速搅拌（800rpm, 5min）后加入MOCA扩链剂，浇注温度控制在110-115℃，固化条件为110℃×4h+120℃×4h。测试结果显示，胶料硬度（邵A）偏差≤2度，撕裂强度保持率≥95%，说明PUE色浆中的聚氨酯载体与CPU基体具有良好的化学兼容性，不会因颜料引入而产生明显的性能劣化。对比试验表明，未加固化色浆的空白样与添加PUE色浆的试样在压缩永久变形（70℃×22h，GB/T 7759-1996）指标上差异≤3%，进一步验证了色浆对CPU交联网络结构的影响可忽略。

四、应用案例二：TPU热塑性聚氨酯着色

TPU挤出和注塑工艺对色浆的耐热性要求较高（加工温度180-220℃）。PUE彩色色浆选用耐高温颜料黄180、颜料红149和颜料蓝15:3，载体采用聚酯型聚氨酯，熔点约165℃，可在TPU加工温度下充分熔融分散。以90A聚酯型TPU为基料，PUE色浆添加量2.0%，采用双螺杆挤出造粒（温度分段：170/180/190/195/190℃，螺杆转速250rpm），所得色母粒在注塑样片上的色差ΔE≤0.8，析出等级（60℃×72h, 滤纸压吸）为4-5级。

五、应用案例三：聚氨酯鞋底原液着色

聚氨酯鞋底原液（双组分A/B体系）的着色难点在于A组分（多元醇）与B组分（异氰酸酯）混合后快速反应，色浆必须在混合头的极短停留时间内实现均匀分布。PUE色浆采用与鞋底原液同源的聚醚多元醇载体，添加量为A组分的1.0-2.5%。在低压发泡机（混合压力12-15MPa）上连续生产24h，鞋底色差ΔE≤1.0，表面无流痕、无色点，密度偏差≤±0.02g/cm³。

图3 棒销式纳米砂磨机用于PUE色浆量产，锆珠介质剪切实现颜料超细分散

六、关键选型参数与使用建议

PUE系列聚氨酯色浆的选型需综合考量颜料类型、粒径分布、载体相容性和加工工艺温度。下表列出了PUE色浆的关键技术指标及对应测试标准：

选型使用建议：（1）CPU浇注体系优先选用PUE-B系列黑色色浆，其800nm粒径兼顾遮盖力与分散效率；（2）TPU高温加工场景应确认颜料耐温等级，聚酯载体PUE-C系列适配性更佳；（3）添加前建议将色浆预热至40-50℃以降低黏度，提高计量准确性；（4）PUE色浆与异氰酸酯组分应分开储存，避免提前反应；（5）对于浅色或透明制品，可选用PUE-N纳米系列（D50≤200nm），在保持着色力的同时提高透明度。东莞市蒂森新材料有限公司可根据客户具体聚氨酯体系（聚醚/聚酯、MDI/TDI/NDI）提供定制化色浆配方建议。更多技术选型细节可参考蒂森官网产品中心。

图4 开放式纳米棒销式砂磨机，是PUE系列色浆实现纳米级分散的核心设备

七、结论

PUE系列聚氨酯色浆通过分散剂锚固-溶剂化链段的空间位阻与静电双重稳定机制，实现了颜料在聚氨酯载体中的高固含、低黏度分散体系，黑色粒径约800nm、彩色约1μm的粒径设计平衡了着色力与加工适用性，与NCO/OH反应体系具有优良的化学兼容性，可广泛应用于CPU弹性体、TPU及聚氨酯鞋底原液的稳定着色。

八、常见问题FAQ

Q1：PUE色浆加入聚氨酯预聚体后是否会影响NCO/OH反应速度？
A：PUE色浆载体为低羟基聚氨酯预聚物或聚醚多元醇，游离羟基含量可控。在正常添加量（1-3%）下，对反应体系NCO指数的影响小于2%，凝胶时间波动≤5%。若需精确控制反应速率，建议提前测定色浆羟基值并修正配方NCO配比。

Q2：PUE黑色色浆800nm粒径是否会导致表面光泽下降？
A：在CPU弹性体和鞋底体系中，800nm属于功能性着色粒径区间，对制品表面光泽影响有限（光泽度下降≤5%）。若用于高光泽聚氨酯涂料，建议选用更细的纳米级色浆产品（D50≤200nm），以确保涂膜光学性能。

Q3：PUE色浆如何储存？保质期多久？
A：PUE系列色浆应密封储存于阴凉干燥处，储存温度5-35℃，避免阳光直射和冻结。正常保质期为6个月，储存期间可能出现轻微分层，使用前以300-500rpm搅拌15-20min即可恢复均匀，不影响使用性能。

Q4：PUE色浆能否用于水性聚氨酯体系？
A：PUE系列为溶剂型/无溶剂聚氨酯色浆，主要适配CPU、TPU及溶剂型PU涂料体系。若需水性聚氨酯着色，建议选用蒂森WPU系列水性色浆产品，其载体为水性聚氨酯分散体（PUD），与水性PU体系具有更好的水分散相容性，可避免因溶剂不匹配导致的絮凝和破乳问题。