颜料的表面处理

表面活性剂应用
1.润湿作用 2.分散作用
1.润湿作用
如图所示，θ＝0°，完全润湿；90°>θ>0°部分润 湿；180°>θ>90°，基本不润湿；θ＝180°,完全不 能润湿。
表面活性剂的作用
1）在固体表面发生吸附，改
变固体表面性质 2）提高液体的润湿性能
影响润湿作用的因素
1）温度 2）浓度 3）分子结构
五.其他处理方法
（2）颜料衍生物法是把能被颜料表面吸附的
羰基、砜基或叔胺基等官能团和在某些情况下 把松香或高分子化合物等作为置换基直接导入 颜料骨架上所形成的化合物的总称。若颜料衍 生物具有与被处理的颜料相同或近似的结构骨 架，当使用一定的百分比时，它们能有效的进 行表面处理，包括颜料结晶表面或一次粒子表 面的处理。
TiO2也经常用于表面处理，它以具 有一定健力的以离子键为特征的静电吸 引力结合在一起。该层主要原料是四氯 化钛或硫酸钛溶液。另外，二氧化锆、 氧化锰、氧化铬、氧化钼等也能用于表 面包覆。
二.表面活性剂处理
颜料表面采用表面活性剂处理可使 表面亲油性化或亲水性化、降低凝聚度 且提高机械分散性。表面活性剂的加入 还能促使粒子细化，防止杂晶生成。
pH>11时效 果最佳
几点注意事项
1.pH值选择要适当 2.反应温度的控制 致密膜80～100度 多孔膜60度左右 3.硅酸钠溶液浓度要低 4.反应时间要充分 5.颜料分散状态要好，搅拌均匀
硅和铝复合膜的包覆
Al2O3/SiO2的比例是一个重要的因素，当 Al2O3/SiO2>1，表面带正电，如果 Al2O3/SiO2<1，表面带负电
四、松香皂表面处理
松香处理技术最初应用于艳洋红6B等偶氮色淀颜料的
表面处理，现已广泛应用偶氮颜料、酞菁颜料、咔唑 紫颜料。松香是一种称之为松脂的天然树脂，其主成 分是松香亭酸分子内含有不饱和键，由于其容易氧化 变质和降低熔点等原因，近年多数使用新开发的氢化 松香、聚合松香和不均化松香等。 用松香进行表面处理的方法一般是在颜料的浆中加入 松香的碱性水溶液，然后用碱土类金属盐或酸和长碳 链脂肪族胺等使松香析出在颜料表面上。松香皂处理 的主要作用是阻止干燥过程中颜料粒子的聚集，抑制 晶粒的增长，阻止晶型转变。
五.其他处理方法
（1）高分子化合物处理或微胶囊是一种 特殊的表面处理技术。目前高分子化合物处理 方法有原位聚合法和相分离法等。原位聚合法 是把颜料和高分子化合物体系分散后进行悬浊 聚合的方法或者把分散了的颜料作为单体进行 块状聚合后再悬浊聚合或乳化聚合的方法。相 分离法是把颜料分散在高分子化合物溶液中， 然后用降低溶解度的方法使高分子化合物从溶 液中析出沉淀在颜料表面的方法。
常用的溶剂化链有三种，第一 类为低极性烷烃链或聚酯链；第二 类为中等极性的聚酯链或聚丙烯酸 酯链；第三类为强极性的聚醚链。 这三类溶剂化链分别适用于颜料粒 子在低极性、中等极性和强极性溶 剂中的分散。
超分散剂的作用机理是指
溶剂化链以比较伸展的构象，在颜 料粒子表面形成一定厚度的保护层。 当吸附有超分散剂的颜料粒子相互 靠近时，由于吸附层的排斥作用而 使颗粒相互弹开，从而实现颜料粒 子在介质中的稳定分散
颜料处理时表面活性剂的使用
1 种类选择依据---HLB值 2 浓度确定依据---CMC值
3 工艺条件的确定
三.超分散剂表面处理
超分散剂始于70年代，80年代 才正式系统地提出来，至90年代 中期，超分散剂以其独特的应用 功能，在众多分散剂中脱颖而出， 成为当今最为人瞩目的助剂。
超分散剂的分子结构主要分为两个部 分，其中一部分为锚式集团，如－NR2,－ COOH，－SO3H等，这些极性集团通过离 子键、氢键以及范德华力等作用，紧紧地 吸附于颜料表面，防止超分散剂的解析。 另一部分为溶剂化链，这部分直接决定分 散后的颜料在溶剂中的稳定性。为此，要 求溶剂化链对分散溶剂有较高的亲和力， 以保证具有良好的溶剂化作用，同时还应 具有足够的碳链长度，以产生有效的空间 立体屏障，阻止粒子间的相互吸引。
颜料的表面处理
----------孔志平
颜料发生絮凝的原因
按照胶体化学的理论分子间的力主要有两 种：引力和双电层斥力。 由于这些力的作用，相邻不同表面的分子 相互靠近在一起，自发地缩小粒子间的表面积 和表面能，于是颜料就从分散体系变成絮凝体。 生产过程中得到的原始颜料称为湿滤饼， 还需进一步处理，包括粉碎和干燥。在干燥过 程中，较细的颜料颗粒产生凝聚，使其粒径较 原始粒径大许多倍，因而不能直接使用，必须 进行分散处理。颜料的分散过程可以分为三步： 润湿、细化和细化后的稳定化。
各种物质水溶液的表面张力与浓度的关系有3 种类型，如图所示曲线1所示，我们把能使溶 剂的表面张力降低的性质称为表面活性，具有 表面活性的物质称为表面活性剂。
表面活性剂结构特点
其结构如下图所示： A----B A端具有亲水性质，叫亲水基，种类繁 多常见的如羧基－COO－、磺酸基－ SO3－、硫酸酯基－OSO3－、醚基－O －、氨基－N＋（CH3）3等等。 B端具有亲油性质，叫亲油基，常见的 结构有：直链烷基、支链烷基、烷基 苯基等等。
表面活性剂的分类
离子型表面活性剂 阴离子型表面活性剂
阳离子表面活性剂 表面活性剂 两性表面活性剂
非离子表面活性剂
特殊表面活性剂
表面活性剂的特性
1.临界胶束浓CMC 2.亲水－亲油平衡值（HLB值） 3.非离子表面活性剂的浊点
1.临界胶束浓CMC
形成胶束所需的表面活性剂的最低浓度称为临界 胶束浓度（CMC）。
2.分散作用
防止分散剂凝聚的物质称为分散剂。 表面活性剂有润湿、渗透性能，它在粒 子表面定向吸附，改变粒子的表面性质， 因而防止粒子的聚集，是一种优良的分 散剂。
颜料表面处理可以选择单一的 表面活性剂也可以用非/非或阴/非 双组分表面活性剂混合应用，如果 选用表面活性剂种类适当，其用量 很少已经足够颜料表面改性；选用 不当即使用量大增，也不能达到很 好的表面改性。
单铝包膜的产品其Al2O3包膜量一般是 颜料的1％~6％（质量），通常将硫酸铝溶 液加入到分散好的颜料中，并控制适当的 PH值、温度等。
Al2(SO4) + 6NaOH + (x-3)H2O
Al2O3 ·xH2O +3Na2SO4
2NaAl(OH)4 + H2SO4 + (x-5)H2O
Al2O3 ·xH2O +Na2SO4
表面处理的作用
表面自由能=表面积*表面张力 降低表面自由能的途径： 1.降低表面积 2.降低表面张力 1）晶体构造 2）分散介质的性质 3）颜料的表面性质
颜料的表面性质影响着颜料的分散 性等。颜料经过表面处理后，表面性质 能发生重大变化。颜料表面处理是在颜 料粒子表面上沉积或包覆单分子或多分 子的物质，包括表面活性剂、改性剂、 颜料本身的衍生物等。
硅包膜剂通常使用硅酸钠，用量一般占颜料的1 ％～10％（质量），硅包膜的PH值控制在9～11之间， 反应速度不能过快，否则会形成砂粒状的颗粒，不能 沉积在颜料表面，所以反应时间太长。
Na2SiO3 + H2SO4 + (x-1)H2O
SiO2 ·xH2O + Na2SO4
pH值的确定
pH=2~3,
超分散剂的吸附形态
超分散剂在强极性 表面的单点化学吸附
超分散剂在弱极性 表面的多点氢键吸附
超分散剂通过表面增 效剂在非极性表面吸附
超分散剂作用机理示意图
锚固基团
颗粒
颗粒
溶剂化链
超分散剂的选择主要考虑两 个因素：其一是分散介质的极性及其对
超分散剂溶剂化链的溶解性；其二是待 分散颜料的表面性质，如表面极性、表 面酸碱性、表面官能团等。最佳用量以 分散剂在颜料表面形成致密的单分子吸 附层为标准，大约为2mg/m2。
HLB的标准
HLB可以实验和计算两种方法得到，
HLB没有绝对值，是相对值，一般以石 蜡的HLB值为0，油酸的HLB值为1，油 酸钾的HLB值为20，十二烷基硫酸钠的 HLB值为40作为标准。
3.非离子表面活性剂的浊点
浊点是非离子表面活性剂的一个 特性常数。 非离子表面活性剂溶液由透明变 浑浊，和由浑浊变透明的平均温 度称为浊点。
CMC值的意义
表面活性剂水溶液的浓度 只有在稍高于CMC值时，才能 充分发挥作用。 离子型表面活性剂的临界 胶束浓度一般在10-4~102mol· -1以下；非离子型一般 L 在10-6~10-4mol· -1 L
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2.亲水－亲油平衡值（HLB值）
“亲水－亲油平衡”就是指表面活性剂的 亲水基和亲油基之间在大小和力量上的 平衡关系，反映这种平衡程度的量称为 亲水－亲油平衡值（HLB值）。
五、其他处理方法
（3）硅酸金属盐处理是使处理剂沉淀于颜料
表面，使颜料表面的Zeta电位升高，在分散介 质中有很好的抗沉淀性质。
颜料表面处理的机理
表面处理方法主要有:
无机表面处理 表面活性剂表面处理 超分散剂表面处理 松香皂表面处理 其他处理方法
一.无机表面处理
无机表面处理是在颜料表面形成一层 均匀的无色或白色无机氧化物膜。无机 表面处理剂中使用最多的是铝和硅的水 合氧化物，其中Al2O3/SiO2系列被认为是 最基本的标准组成。