介绍
颜料蓝 61（Pigment Blue 61，PB61）属于典型的三苯甲烷型碱蓝有机颜料，色调鲜明且着色力强，广泛应用于水性凹印与柔印油墨体系。由于其耐光性可控、成膜性适配水性连接料，该颜料也被用于开发可替代 ISO 蓝羊毛标度的印刷耐光性评价标准样。分子以三苯甲烷共轭发色体系为骨架，通过控制磺化程度维持颜料级的低水溶性，磺化程度过高会使其从颜料态转变为水溶性染料，失去颜料的应用属性。商用PB61主要有两种供应形态：干粉型的 Reflex Blue R54 与预分散水性色浆 Flexo Blue RX，后者预先经过研磨分散，搭配乙二醇与分散助剂，可直接用于水性油墨配制。PB61 固有耐光性偏弱，与蓝羊毛标度第 1~3 级所用色剂属同一耐光层级。
图一 颜料蓝 61
钛白粉对 PB61 褪色的调控
在水性油墨配方中，钛白粉（C.I. 颜料白 6）既是核心遮盖剂，也是影响 PB61 光稳定性的关键变量。研究系统对比了锐钛矿型与金红石型钛白粉，以及不同添加量对褪色速率的影响，呈现出显著的晶型效应与浓度依赖的双向特性。
晶型的光催化活性差异
两种晶型的钛白粉均具有紫外光催化活性，但强度差异明显：锐钛矿型对颜料蓝 61褪色的加速作用显著强于金红石型。本质原因在于晶体结构与电子结构的不同：锐钛矿带隙宽度为 3.29 eV，金红石为 3.05 eV；锐钛矿晶体结构更疏松，晶格缺陷更多，光激发产生的电子 - 空穴对更易迁移至颗粒表面，进而活化氧气生成活性氧物种，引发周围有机颜料的氧化降解。而金红石晶格更致密，载流子复合概率高，光催化活性更低，对颜料的降解作用更弱。
当钛白粉添加量为 5 wt% 时，油墨褪色速率达到峰值；继续提升用量至 10%、20%，褪色速率反而逐步下降。低添加量下，光催化作用占主导，钛白粉受光激发产生活性氧，催化颜料蓝 61氧化分解，加速褪色；高添加量下，物理屏蔽效应占据上风，大量钛白粉颗粒对入射光产生强散射，减少了光线向墨层内部的穿透，既降低了钛白粉自身的光激发效率，也减少了 PB61 受到的直接光照，从而减缓褪色。
颜料蓝 61的光褪色符合一级反应动力学特征，色差随曝光时间呈对数增长。随着反应进行，表层 PB61 不断降解，墨层中钛白粉的相对占比进一步升高，光散射效应持续增强，也成为褪色速率随时间逐渐放缓的重要原因。
颜料粒径对耐光性的反向影响
有机颜料粒径越大、比表面积越小，受光攻击的位点越少，耐光性越好。但在相同颜料质量分数下，颜料蓝 61粒径越小，印刷品的表观耐光性越优。通过球磨法制备不同粒径的颜料蓝 61分散体，研磨 1 h 的中值粒径约 795 nm，研磨 24 h 后可降至约 24 nm。随着研磨时间延长，颜料粒径减小、分布变窄，印刷色的反射峰更窄、颜色强度显著提升。相同质量下，小粒径颜料的颗粒总数远多于大粒径体系，呈现的颜色强度更高。要产生同等程度的色差，需要降解更多的颜料分子，因此表观上褪色更慢、耐光性更好。油墨中钛白粉颗粒总数固定时，小粒径 PB61 的颗粒数更多，单颗蓝色颜料分摊到的钛白粉颗粒数更少，光催化降解作用被稀释，单颗颜料受到的氧化攻击强度降低。这一规律在锐钛矿与金红石两种钛白粉体系中均成立，且锐钛矿体系下粒径带来的耐光性差异更显著。
光褪色反应机制
颜料蓝 61的光降解是单线态氧介导的氧化反应，必须同时有光照与氧气参与。暗环境下墨层不会发生褪色。光激发产生的单线态氧进攻三苯甲烷共轭结构，使其共轭体系断裂，生成无色的降解产物。研究提出了两条可能的降解路径：一条为共轭结构直接氧化断裂；另一条则经过醇类中间体的两步氧化，最终生成二苯甲酮类无色产物。中间体与最终产物会竞争消耗单线态氧，部分降解产物还可起到单线态氧猝灭作用，使褪色速率随反应推进逐渐降低[1]。
图二 颜料蓝 61的降解机制
参考文献
[1]Pugh L S ,Guthrie T J .Some characteristics of pigments that affect the kinetics of fading of prints made from water-based liquid ink formulations[J].Dyes and Pigments,2002,55(2-3):109-121.DOI:10.1016/S0143-7208(02)00066-9.