CH系列超分散剂在颜料表面处理过程中的使用方法
超分散剂的使用方法
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超分散剂的使用方法
王正东;胡黎明
【期刊名称】《涂料工业》
【年(卷),期】1996(000)003
【摘要】正确使用超分散剂包括三个步骤:第一步是根据分散介质及待分散颜料的性质选择超分散剂;第二步是根据分散体系的性能变化情况确定超分散剂的最佳用量;第三步是研磨基料配方的调整与优化。
这三个步骤是决定超分散剂是否充分发挥的关键因素。
【总页数】3页(P36-38)
【作者】王正东;胡黎明
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TQ630.495
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CH系列超分散剂在颜料表面处理过程中的使用方法
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CH系列超分散剂在颜料表面处理过程中的使用方法CH系列超分散剂在颜料表面处理过程中的使用方法颜料技术发展的主流方向。
与发达国家相比,我国颜料在表面处理技术上存在较大的差距,这一点正是造成我国颜料产品低价出口、高价国内大量收购低档次的颜料产品,在国外进行表面处理后向全世界销售。
虽然某些情况下,国外厂商也向中国颜料生产商提供少量助剂以完颜料全部由外商收购,中国厂家没有相应的销售权。
通过这种技术封锁,发达国家将颜料生产过程中的大量污染留给了中国,而将丰厚的利痛心的。
技术的核心是表面处理剂。
在众多的表面处理剂中,超分散剂以其优异的表面处理效果而受到特别的青睐。
超分散剂最早出现于二十世纪八于九十年代初期开始这类助剂的研究。
在多年理论研究工作的基础上,上海三正高分子材料有限公司推出了CH系列共60多个牌号的超分散征及作用机理,我们在参考文献[1-16]中已有介绍。
本文重点介绍超分散剂在颜料表面处理过程中的使用方法。
颜料表面处理方法通则般用于水性颜料的表面处理,可在颜料制备过程中的任何阶段加入;非水溶性助剂一般以乳液或溶液的形式加入颜料浆中,通过调节PH 某些颜料需要进行球磨或捏合操作以完成颜料化转变,在该操作中引入助剂是一种很好的表面处理方法;另外,所有助剂都可以与颜料干混简单处理。
、CH-7A以及CH-8E、CH-8F、CH-8S在常规颜料的表面处理中经常使用,后文将详述使用方法。
CH-6及CH-13、CH-13B、CH-13E是大多数可用一缩二丙二醇、异丙醇、三乙醇胺等溶剂配成20-50%溶液,慢慢加入颜料浆中,在适当温度下搅拌1小时以上,使助剂吸附于颜料表颜料表面处理的首选方法,不仅适合于偶氮颜料、色淀颜料及酞菁颜料等常规品种,而且对缩合偶氮颜料、二噁嗪颜料、喹吖啶酮颜料以及果。
下面是CH系列助剂在常见颜料表面处理中的使用方法色淀颜料的超分散剂处理汉沙黄、联苯胺黄(橙)、甲苯胺红等品种。
而色淀颜料主要包括偶氮色淀颜料,(如P.R.48、49、53、57)及三芳甲烷色淀颜料(如P.法如下:本来就用松香处理的颜料,可将超分散剂溶解于松香皂中,与松香一道对颜料进行表面处理。
超分散剂及其在颜料中的应用
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超分散剂及其在颜料中的应用
1 超分散剂
超分散剂是一种有机表面活性剂,它与被加工物之间形成一种相
容性结构,能协助物质之间形成微小粒子或颗粒。
所以超分散剂又称
为分散剂、分散助剂或表面活性剂。
在制造中可用来增加分散的润湿性,使产品的分散更加致密。
这种表面活性剂一般有双链、三链脂肪
酸类以及羧酸类、醚类、醇和磺酰柔韧性的结构。
2 在颜料中的应用
超分散剂可以用于制作颜料,使得颜料更加细腻,色泽更加完美。
超分散剂表面活性能力强,在颜料中可促进分散色料,降低水泥稠度;另外由于分散剂能在色料表面形成光滑,发散性好的膜状聚合物,它
不会影响颜料的品质,而且能够降低颜料的粘度,提升耐久性,使涂
料的粉度和抗腐蚀性得以改善。
3 结论
由此可见,超分散剂在颜料中的应用是非常广泛的。
超分散剂不
仅能够有效改善颜料的细腻性、色泽、粘度、耐久性,同时还可以降
低制备、使用成本,使颜料的性能更加稳定、经济、安全。
因此,在
颜料加工中超分散剂发挥着极其重要的作用。
有相颜料超分散剂表面改性处理
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Ke r s o g ncpg e t ; uta ds e so g ns s r c -mo ic t n ywo d : ra i im ns l — ip r ina e t ; uf e r a df a i i o
我 国有 机颜 料 的产 量 近 年来 有 了突 飞 猛进 的发
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第 2 4卷第 4期 20 07年 4月
印 染 助 剂
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有相颜料超分散剂 表面改时 处理 生
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CH系列超分散剂在塑料中的应用
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CH系列超分散剂在塑料中的应用陈腊琼(上海三正高分子材料有限公司上海 200237)摘要:在介绍CH系列超分散剂的发展概况、结构特征和作用机理的基础上,重点介绍了塑料用超分散剂的主要品种及其在塑料加工中的使用方法和使用效果。
关键词:超分散剂聚合物加工色母粒随着我国塑料制品工业的发展,塑料加工助剂的发展前景看好。
以色母粒为例,我国的总需求量已由1995年的4万吨增至2000年的 6万吨,相应的有机颜料需求量也大幅度增长。
目前,我国有机颜料品种有100多个,年产量约占世界有机颜料总产量的25%,可惜的是,在我国有机颜料100多个品种中,高档颜料只占生产总量的0.5%。
由于高档颜料的限制,国内塑料加工业使用的红、黄等色母粒多靠进口。
因此必须注重改变颜料产品结构,同时发展高效、多功能、复合型或具有特殊性能的专用型助剂,以便提高色母粒加工技术和产品质量,增加塑料产品在国际和国内市场的竞争力。
在强烈的市场需求推动下,国内有关专家对新型颜料助剂产生了浓厚的兴趣,90年代初国内文献中出现了对颜料用超分散剂的介绍性报导,同一时期国外产品开始进军中国市场,而国内专家也开始了该类产品的研制工作。
近年来,上海三正高分子材料有限公司在充分吸取国内外研究成果的基础上成功地开发了CH系列超分散剂,并在有机颜料、油漆等领域中获得了广泛应用,为这些行业产品品质的提升作出了贡献。
随着CH系列超分散剂研究与应用的发展,CH系列超分散剂正逐渐地影响到更广泛的领域,对塑料的成型加工及塑料产品品质的提升也带来了越来越直接的影响。
一、CH系列超分散剂的分子结构特征及作用机理CH系列超分散剂是一类特殊的聚合物型润湿分散剂,目前有四十多个品种,用于塑料加工的超分散剂主要有CH-1A,CH-2C,CH-6,CH-11四种。
CH系列超分散剂的分子结构可分为两个部分,一部分为锚固基团,其主要作用是将超分散剂紧密吸附于颜料(填料)表面,防止超分散剂脱附;另一部分为溶剂化链,其主要作用是在颜料(填料)表面形成一定厚度的保护层。
颜料分散的过程及分散剂提升涂料漆膜哪些性能?
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颜料分散的过程及分散剂提升涂料漆膜哪些性能?颜料在涂料、油墨领域应用,赋予涂料好的着色力、遮盖力及色度等,但是颜料在涂料中的分散稳定性不好,会导致很多缺陷发生,例如:絮凝、失光、颜色偏移、浮色/发花、沉淀等。
为了能让颜料颗粒在涂料中发挥其优异性能,需要加入合适的颜料分散剂,来提升颜料颗粒在涂料体系中的分散性及稳定性。
一、颜料的分散过程颜料的分散过程由润湿、分散、稳定三个步骤组成,润湿过程中,颜料表面的空气与水气被树脂溶液所替代,固/气两相(颜料/空气)被转换成固/液两相(颜料/树脂溶液)。
分散剂尤其是低分子型的润湿分散剂能加快润湿的过程,分散过程中,不要依靠机械能作用(冲击和剪切力),颜料的团聚体被打散成微小的颗粒没,形成稳定的分散状态太。
第三步是分散稳定的过程,分散剂用于保持颜料分散状态的稳定,阻止失控的絮凝,并依据颜料表面所吸附的粘结剂种类和分子结构,促使悬浮液获得稳定状态。
二、分散剂的作用颜料分散剂在涂料生产中发挥了非常重要的作用。
分散体系的稳定能避免诸多的涂料问题及期末弊病,如果配方合理,适量地添加分散剂能够有效降低成本,改善涂料性能。
1.提升光泽、增加流平效果完全相同的涂料配方,经过实验证明,采用不同的分散剂,得出的漆膜光泽会有明显差别。
合适分散剂能提升光泽,不合适的颜料分散剂会导致颜料颗粒絮凝变粗,对漆膜起到消光的影响。
2.防止浮色发花防止涂料漆膜的浮色、发花,是分散剂在分散颜料颗粒的主要作用,选用合适的颜料分散剂,无论是罐内浮色发花还是漆膜的浮色发花,都可以得到改善或消除。
例如澳达分散剂AD8305,含有特定的官能团,与颜料亲和的同时,还会相互形成氢键,从而使颜料颗粒稳定分散,达到预防浮色发花的效果。
3.提高着色力颜料分散和稳定得更好,比表面积很大,与树脂相容性更好,其着色力会明显加强,提升涂料的应用效果。
4.降低粘度,增加颜料固含量采用合适的颜料分散剂,所得的色浆黏度会明显降低,这时可以增加颜料的添加量,提升涂料的固含量,也可以提升生产效率和产品质量。
CH系列高性能助剂在油墨中的应用
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CH系列高性能助剂在油墨中的应用王正东陈腊琼上海三正高分子材料有限公司(上海 200233)随着科学技术的发展和人民生活水平的提高,人们对印刷品的要求越来越高。
提供多种多样的印刷承印物和与之相适应的油墨,并改善油墨的应用性能是适应这一要求的必然选择。
油墨助剂在保证产品质量、改善产品应用性能方面起着重要的作用,但是,助剂产品花样繁多,性能各异,如选用不当反而会对油墨产品产生负面影响。
上海三正高分子材料有限公司是一家民营科技企业,专业从事聚合物型助剂的研制、生产和销售。
针对油墨生产和应用中出现的颜料分散不良、流动性差以及乳化、结皮等问题,开发了CH系列助剂,在提高油墨生产效率和质量档次、改善油墨印刷适性等方面效果显著。
自产品投放市场以来赢得了不少油墨生产企业的好评。
目前,国内排名前二十位的油墨生产企业中,80%已应用了CH系列助剂。
CH系列助剂分为超分散剂、抗乳化剂、抗结皮剂三类,主要从颜料分散与油墨流变性质、胶印油墨油水平衡与抗乳化能力以及胶印油墨抗氧化抗结皮能力等方面改进油墨性能。
首先,油墨在制造和印刷过程中都必须有满意而严格的流变性,例如油墨应易于从墨斗倒出来,并传递、转移、分配、抵达印版上,直至最后转印到承印物表面。
而且,诸如飞墨、网点清晰度、密度、印刷一致性、渗透性、光泽、堆版等印刷效果也与油墨的流变性有关,而油墨的流变性很大程度上取决于颜料在粘结料中的分散状况。
CH系列产品中的超分散剂针对油墨体系颜料品种和溶剂品种的差异设计了不同分子结构的产品,以保证颜料在粘结料中的均匀分散且长期稳定,不会出现颜料絮凝、结固、返粗或油墨胶化等现象。
其次,胶印油墨的乳化会给印刷带来实地密度降低、网点扩大、油墨流动性变差、转移性变差、堆版、浮脏等毛病,如何控制乳化率、加快油墨油水平衡速度一直是油墨界技术人员普遍关心的问题。
CH系列产品中的抗乳化助剂能以较低的用量(0.2-0.4%)有效提高胶印油墨抗乳化能力,圆满地解决了胶印油墨的抗乳化问题。
粉体表面处理技术
![粉体表面处理技术](https://img.taocdn.com/s3/m/9b445330cc22bcd127ff0c68.png)
CH-4型超分散剂
—用于颜(填)料表面处理
粉体表面处理技术
CH-4的应用特点
增加颜(填)料疏水性,过滤容易 颜料粒度细,团聚疏松,容易分散 取代松香类表面处理剂,提高耐热性 滤饼含水量少,容易干燥 降低吸油值,改善着色效果
粉体表面处理技术
CH-4的使用方法
在偶氮颜料偶合之前或偶合过程中加入 在颜料(填料)过滤以前或进行其它 表 面处理之前加入 在滤饼打浆过程中加入 与颜料(填料)充分混合 用量为颜料或填料干重的10-50% (CH-4有效成分含量为10%)
s 3)亲油基太短,位阻不够 碳链长度不超过18个碳原子
粉体表面处理技术
超分散剂的锚固基团
锚固基团取代亲水基 针对颜料表面设计 (1)强极性表面 单点化学键结合 (2)弱极性表面 多点氢键结合 (3)非极性表面 表面增效剂
粉体表面处理技术
超分散剂的溶剂化链
1)单端官能化 2)相容性可调 单体种类及配比 溶解度参数 容剂化链极性 相似相容原则 3)容剂化链长度 分子量控制
粉体表面处理技术
颜料分散的基本过程
s 1)润湿过程 液固界面取代气固界面;润湿角
s 2)破碎过程 外力作用;粒子团聚与破碎平衡
s 3)稳定过程 影响分散稳定性的基本因素 分散稳定的基本特征
粉体表面处理技术
润湿分散剂的作用机理
s 1)降低液 / 固界面张力 s 2)电荷稳定机理
双电层理论 s 3)空间稳定机理
熵排斥理论 渗透排斥理论
粉体表面处理技术
润湿分散剂的常见类型
1)水性体系 聚磷酸盐 表面活性剂 水溶性聚合物 2)非水分散体系 天然高分子 合成高分子 偶联剂
粉体表面处理技术
颜料用水溶性高分子分散剂的合成与应用
![颜料用水溶性高分子分散剂的合成与应用](https://img.taocdn.com/s3/m/4c785a4ac850ad02de8041dc.png)
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结
论Байду номын сангаас
合成的高分子分散剂对颜料有很好的分散 高分子分散剂的油溶性单体与水溶性单体
作用,且比常规小分子分散剂的分散能力强。 比例不能过高与过低,一般以亲水链段所占比例 为 (/ 0 . 1/ 0 ,根据单体的不同,具体数据会 有一些变化。 $% $ $% & 高分子分散剂对颜料有一定的增溶作用。 高分子分散剂在涂料微胶囊的合成中起到了
后运用也是在水介质中, 故不希望在合成过程中引 入其它介质, 不采用溶剂聚合的方法。 考虑到两个 合成单体, 其一是水溶性, 另一是油溶性, 也不宜采 用常规的乳液聚合。 而是采用预乳化法, 将油溶性 单体先乳化, 在水溶性单体先合成一段时间的基础 上, 再滴加预乳化液, 从而保证两单体能聚合在一 起。 控制一定的滴加顺序, 就能保证产物有亲油端 与亲水端, 符合超分散剂的结构。 !% ! !% !% #
酸钾 ’ )* "+ , ( ,于 -. / 开始滴加丙烯酸,并逐 渐升温到 0. / 。当丙烯酸滴加了一半后,同时 开始滴加丙烯酸丁酯预乳化液,保证丙烯酸丁酯 能在丙烯酸之后滴完。滴加完毕后,追加一部分 引发剂,保温一个小时后出锅。用氨水将产物 12 调致 - ,成乳白色粘稠状液体。 #% ! #% $ 丙烯酸—苯乙烯共聚物 & ’(! ) 的合成 方法同上。 丙烯酸—苯乙烯—丙烯酸丁酯共聚物 & ’($ ) 在装有滴液漏斗的三口烧瓶中加入水,过硫 酸钾 ’ )* "+ , ( ,于 -. / 开始滴加丙烯酸,并逐 渐升温到 0. / 。当丙烯酸滴加了一半后,同时开 始滴加丙烯酸丁酯—苯乙烯预乳化液,保证丙烯 酸丁酯—苯乙烯混合预乳化液能在丙烯酸之后滴 完。滴加完毕后,追加一部分引发剂,保温一个 小时后出锅。用氨水将产物 12 调致 - ,成乳白 的合成
超分散剂及其在颜料分散中的应用
![超分散剂及其在颜料分散中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/688c3648e45c3b3567ec8be3.png)
刘佳卢秀萍吴蒙韩永
(天津科技大学材料科学与化学工程学院300457)
摘要:使用超分散剂是近年制备彩色喷墨打印墨水颜料色浆应用最广、效果最好的方法之一。对超分散剂的结构特征、作用机理、影响因素、选用原则和使用进行了分析介绍,并对其发展前景作了展望。
关键词:喷墨打印;超分散剂;颜料;作用机理
图3分散剂分子结构图解
另一部分为溶剂化链(Polymeric Solvation Chain),它是超分散剂分子结构的主要部分(占90%~95%)。常见的有聚酯、聚醚、聚烯烃以及聚丙烯酸酯等,它们按极性大小可分为3类:(1)低极性聚烯烃链;(2)中等极性的聚酯链或聚丙烯酸酯链等;(3)强极性的聚醚链。在极性匹配的分散介质中,溶剂化链与分散介质具有良好的相容性,故在分散介质中采用比较伸展的构象,在固体颗粒表面形成足够厚度的保护层。当2个吸附有超分散剂分子的固体颗粒相互靠拢时,由于伸展链的空间障碍而使固体颗粒弹开,从而不会引起絮凝,维持稳定的分散状态。从其单元结构可以比较准确地判断其适用介质的范围。在颜料粒子的研磨分散过程中,超分散剂通过其锚固基团优先紧紧吸附于颜料粒子的表面,形成一种只有分散介质才能够出入的吸附层,使颜料粒子能被介质充分润湿,与此同时,超分散剂的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,吸附层之间的排斥作用使颗粒相互离开,从而实现了颜料粒子在介质中的稳定分散。经过超分散剂表面处理后,颜料粒子润湿性好,大大缩短了研磨时间,产品具有广泛的适用性。超分散剂表面处理是制造高浓度色浆的有效途径。
(1)对表面极性较强的大部分无机颜料及部分有机颜料,选择能通过偶极-偶极作用、离子键作用等形成单点锚固的超分散剂;
[整理]CH系列超分散剂在颜料制备(表面处理)过程中的应用.
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群青蓝
CH-2B/7/13E
CH-2B/7/13E
CH-2B/7/13E
CH-10B/13E
CH-2B/7/13E
CH-2B/7/13E
CH-2B/10S/13E
CH-10S/13E
CH-10B/13E
CH-1D/2B/7/13E
单偶氮红颜料
CH-6/7/8/M8/13E
CH-6/7/8/M8/13E
(+11B)
(3)专项规划环境影响报告书的内容。除包括上述内容外,还应当包括环境影响评价结论。主要包括规划草案的环境合理性和可行性,预防或者减轻不良环境影响的对策和措施的合理性与有效性,以及规划草案的调整建议。CH-2B/17/18
CH-2B/17/18
CH-2B/10S/18
(3)介绍评价对象的选址、总图布置、水文情况、地质条件、工业园区规划、生产规模、工艺流程、功能分布、主要设施、设备、装置、主要原材料、产品(中间产品)、经济技术指标、公用工程及辅助设施、人流、物流等概况。CH-10S/18
/13E
CH-6/10B/13
/13B/13E
CH-6/13/13B
/13E
CH-6/13/13B
/13E
CH-6/13/13B
/13E
CH-6/10S/13
/13B/13E
CH-6/10B/13/
13B/13E
CH-1A/6/13/
13B/13E
炭黑
CH-6/13E/13G
(+11B)
CH-6/13E/13G
第五章 环境影响评价与安全预评价CH-10B/18
(二)规划环境影响评价的技术依据和基本内容CH-1D/2B/18
CH系列超分散剂在塑料中的应用
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CH系列超分散剂在塑料中的应用陈腊琼(上海三正高分子材料有限公司上海200237)摘要:在介绍CH系列超分散剂的发展概况、结构特征和作用机理的基础上,重点介绍了塑料用超分散剂的主要品种及其在塑料加工中的使用方法和使用效果。
关键词:超分散剂聚合物加工色母粒随着我国塑料制品工业的发展,塑料加工助剂的发展前景看好。
以色母粒为例,我国的总需求量已由1995年的4万吨增至2000年的 6万吨,相应的有机颜料需求量也大幅度增长。
目前,我国有机颜料品种有100多个,年产量约占世界有机颜料总产量的25%,可惜的是,在我国有机颜料100多个品种中,高档颜料只占生产总量的0.5%。
由于高档颜料的限制,国内塑料加工业使用的红、黄等色母粒多靠进口。
因此必须注重改变颜料产品结构,同时发展高效、多功能、复合型或具有特殊性能的专用型助剂,以便提高色母粒加工技术和产品质量,增加塑料产品在国际和国内市场的竞争力。
在强烈的市场需求推动下,国内有关专家对新型颜料助剂产生了浓厚的兴趣,90年代初国内文献中出现了对颜料用超分散剂的介绍性报导,同一时期国外产品开始进军中国市场,而国内专家也开始了该类产品的研制工作。
近年来,上海三正高分子材料有限公司在充分吸取国内外研究成果的基础上成功地开发了CH系列超分散剂,并在有机颜料、油漆等领域中获得了广泛应用,为这些行业产品品质的提升作出了贡献。
随着CH系列超分散剂研究与应用的发展,CH系列超分散剂正逐渐地影响到更广泛的领域,对塑料的成型加工及塑料产品品质的提升也带来了越来越直接的影响。
一、CH系列超分散剂的分子结构特征及作用机理CH系列超分散剂是一类特殊的聚合物型润湿分散剂,目前有四十多个品种,用于塑料加工的超分散剂主要有CH-1A,CH-2C,CH-6,CH-11四种。
CH系列超分散剂的分子结构可分为两个部分,一部分为锚固基团,其主要作用是将超分散剂紧密吸附于颜料(填料)表面,防止超分散剂脱附;另一部分为溶剂化链,其主要作用是在颜料(填料)表面形成一定厚度的保护层。
超分散剂的使用方法
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超分散剂的使用方法超分散剂的种类超分散剂有多种不同的类型,每一种类型都有其独特的特点和适用范围。
常见的超分散剂包括硅油、氧化铝、磷酸酯等。
其中,硅油是一种非极性化合物,具有较好的耐候性和耐化学腐蚀性,适用于各种涂料和油墨体系。
氧化铝则是一种无机超分散剂,具有高活性、高分散性的特点,适用于环氧树脂、聚酯等高分子材料。
磷酸酯是一种极性化合物,具有较好的水溶性和乳化性,适用于水性涂料和油墨。
超分散剂的使用方法使用超分散剂时,需要按照一定的配制方式和比例进行添加。
一般来说,超分散剂可以与原料混合在一起,或者在生产过程中直接加入。
对于不同的应用领域和体系,超分散剂的稀释比例和使用时间也会有所不同。
通常,建议先进行小样试验,以确定最佳的添加量和时间。
在配制超分散剂时,需要注意以下几点:首先,要确保所使用的超分散剂符合自己的需求,具有稳定性和安全性;其次,需要了解超分散剂的添加量和作用机理,以便达到最佳效果;最后,要注意超分散剂与其他原料的相容性,避免出现沉淀、分层等现象。
超分散剂的优点超分散剂具有许多优点,使其在许多领域中得到了广泛的应用。
首先,超分散剂可以显著提高粉末的分散性和稳定性,减少团聚现象,从而提高产品的质量和稳定性。
其次,超分散剂还可以提高产品的润滑性和流变性,从而改善加工性能,降低能耗。
此外,超分散剂还可以提高产品的耐腐蚀性和耐候性,延长其使用寿命。
与传统助剂相比,超分散剂具有更高的效用和更广泛的应用范围。
注意事项虽然超分散剂具有许多优点,但在使用时仍需注意一些事项。
首先,要确保所使用的超分散剂符合自己的需求,了解其特点和使用方法。
其次,要注意超分散剂与其他原料的相容性,避免出现不兼容的现象。
此外,要注意超分散剂的储存和使用安全,避免对人体和环境造成伤害。
结论本文对超分散剂的使用方法及其优点进行了详细的介绍。
通过了解超分散剂的定义和作用、种类、使用方法、优点以及注意事项,我们可以更好地理解这一常用添加剂的应用。
国产超分散剂在油墨与涂料中的应用
![国产超分散剂在油墨与涂料中的应用](https://img.taocdn.com/s3/m/8a21b9f0b52acfc788ebc9d3.png)
国产超分散剂在油墨与涂料中的应用一、超分散剂的结构特征及作用机理超分散剂是一类特殊的聚合物型多功能润湿分散助剂。
其分子结构可分为两个部分。
一部分为锚固基团,其主要作用是将超分散剂紧密吸附于颜料表面,防止超分散剂脱附;另一部分为溶剂化链,其主要作用是在颜料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,由于保护层的空间障碍,颜料粒子难以形成紧密的团聚体或絮凝体,从而使颜料粒子容易分散并且在介质中具有良好的分散稳定性。
超分散剂有两种不同的作用方式,即在颜料表面处理过程中的作用方式和在颜料分散过程中的作用方式。
在颜料表面处理过程中的作用机理是:在有机或无机颜料的合成过程中,颜料粒子一旦形成(一次粒子),经过特殊设计的超分散剂会迅速吸附到颜料表面形成保护层,将颜料粒子包围起来,同时把颜料粒子的晶格缺陷填满,使颜料表面易于凝聚的活性点钝化,从而有效防止颜料粒子的进一步凝聚.即使颜料粒子在过滤压实及干燥过程中发生凝聚,由于超分散剂的隔离作用,颜料粒子的凝聚状态也非常疏松(粒子之间主要以点和棱接触),所得颜料在后续应用过程中特别容易分散.在颜料分散过程中的作用机理是:超分散剂的锚固基团牢固吸附于颜料表面,而溶剂化链能迅速溶解于分散介质中,并与分散介质具有良好的相容性,因此超分散剂能大大降低颜料粒子与分散介质之间的界面张力,使颜料在分散过程中能很快被介质润湿。
同时由于保护层的空间障碍,当吸附有表面处理剂的颜料粒子相互靠近时,颜料粒子难以进一步靠拢而凝聚,从而使颜料粒子容易分散并在介质中具有良好的分散稳定性。
二、国产超分散剂的发展历史1991年国内文献首次出现对国外超分散剂的介绍性报导。
1992年-1997年,华东理工大学王正东博士等人在国家自然科学基金项目、化工部科技开发项目、上海市青年科技启明星计划及启明星跟踪计划、上海市科委国际合作项目等科研经费资助下,就超分散剂的分子结构设计、超分散剂的合成及超分散剂结构与性能之间的变化规律等理论问题进行了系统研究。
有机颜料超分散剂表面改性处理_陈荣圻
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陈荣圻(上海纺织职大,上海200060)摘要:表面改性处理是提高有机颜料应用性能的重要手段,使用超分散剂是最有效的方法,特别是对于印墨、涂料等非水递质领域.本文对超分散剂的结构特征和作用机理作了详细分析,并且对国内外主要品种作了介绍,对于助剂行业是一个新的高科技发展领域.关键词:有机颜料;超分散剂;表面改性中图分类号:TS193.2+22文献标识码:A文章编号:1004-0439(2007)04-0001-08有机颜料超分散剂表面改性处理Surface-modifyingtreatmentoforganicpigmentswithultra-dispersionagentsCHENRong-qi(ShanghaiText.Workers'Univ.,Shanghai200060,China)Abstract:Thesurface-modifyingtreatmentisanimportantwaytoraisetheapplicationpropertiesoftheorg.pigments,andtheuseofultra-dispersionagentsisthemosteffectiveway,particularlyinthefieldofnon-aqueousmediasuchasinks,pigmentsetc.Thestructuralcharacteristicsandaffectingmechanismsoftheultra-dispersionagentsareanalyzedindetails,andthemaindomesticandforeignproductsarepresented.Thisisanewhi-techdevelopmentfieldfortext.auxiliaries.Keywords:organicpigments;ultra-dispersionagents;surface-modification收稿日期:2006-09-11作者简介:陈荣圻(1930-),男,江苏太仓人,教授,从事染料、助剂、印染及生态环保的研究.印染助剂TEXTILEAUXILIARIESVol.24No.4Apr.2007第24卷第4期2007年4月我国有机颜料的产量近年来有了突飞猛进的发展.1997年产量仅36641t,1998年43563t(+18.9%),1999年51110t(+17.3%),2000年70882t(+38.7%),2001年平稳地增长到74639t(+5.3%),2002年猛增至95684t(+28.2%),2003年126729t(+32.4%),2004年约143600t(+13.3%)[1,2],2005年156600t(+9.08%),2006年上半年85000t(+13.3%).有机颜料的技术进步主要是满足高档化要求,开发有特殊应用性能的专用产品.我国有机颜料产量虽每年大幅增长,但主要依靠外销出口,2005年出口114664t,占年产量的73.3%,2006年上半年出口67347t,占上半年产量的79.2%.[3,4]供应国内市场的基本上是低水平商品.因此,有机颜料商品高档化、满足下游产品要求是当前必须研究的课题,通过表面改性处理提高其应用性能是最有效的方法.有机颜料表面改性处理融合在有机颜料合成和商品加工过程中,通过合成确定分子化学结构后,有机颜料的粒子大小和形状、粒径分布和粒子表面极性影响光泽度、色相、着色强度、透明度、遮盖性、流动性、流变性、与着色递质的相容性、分散稳定性、耐溶剂性、耐气候牢度、耐迁移性等应用性能.[5]同一化学结构的有机颜料分散体中,粒径细且分布集中导致着色强度增加.着色强度也与颜料颗粒的形状有关,细长粒子或薄片状粒子能更好地吸收光,有较高的摩尔消光系数,着色强度就高;反之,厚层聚集粒子或粒子形状不纯粹,不利于对光的吸收,摩尔消光系数低,着色强度就低.粒子大小也对色光或色相有一定的影响,细粒子转变为粗粒子时色光将发生变化,粒径大小及分布对于颜料在递质中的遮盖力和透综述印染助剂24卷明度也有影响.颜料粒径大小为1/2可见光波长即平均粒径为200 ̄500nm时,对光的散射力最强,导致遮盖力高;而平均粒径低于150 ̄250nm时呈现透明性.通过调整颜料粒径大小可控制遮盖力或透明度等光学特性.而粒子微细则比表面积大,易光照褪色而导致气候牢度较差.[6]有机颜料在应用递质中的分散性影响粒径大小和分布,控制粒径大小和分布百分率有几种途径:控制合成反应条件、控制干燥温度和时间、改进研磨粉碎工艺、添加助剂、表面改性.在有机颜料表面改性处理过程中添加不同类型助剂的主要作用:控制颜料粒径大小与分布,以改进着色强度、透明性和光泽度;使颜料粒子疏松,提高分散性与分散体系贮存稳定性;改进颜料极性及其与分散递质的相容性;改变产品的亲水性和亲油性等.在有机颜料合成、后处理或商品化过程中,可以采用不同化学结构的助剂与添加剂,主要包括表面活性剂、有机胺与有机酸类、聚合物高分子分散剂或超分散剂、有机颜料衍生物等.有机颜料的重要应用领域是涂料着色、油墨着色和塑料着色.为获得符合要求的涂料、油墨和塑料产品,许多企业致力于研究开发多种类型具有特定应用特性的多功能颜料分散剂,化学结构有别于经典表面活性剂,都为高分子类型的分散剂,被称为超分散剂,其主要作用有:(1)改进有机颜料粒子的润湿性,使其易被分散递质润湿,缩短研磨分散时间.有机颜料在能将其润湿的递质中易分散,在不能将其润湿的递质中就很难分散.因此,近几年新开发的分散剂都把润湿性作为重要指标.传统分散剂(如木质素磺酸盐和萘磺酸衍生物的甲醛缩合物)的润湿性都比较差[7];(2)降低固体粒子分散体系的粘度,减少粉碎研磨过程的动力消耗;(3)提高着色效果,获得颜色饱和度;(4)提高颜料分散体系在长期贮存过程中的分散稳定性能.[8]1超分散剂的结构特征及作用机理超分散剂的研究可以追溯到20世纪七八十年代,英国ICI公司(后为Zeneca公司)采用超分散剂这一术语描述该类聚合物分散剂.[9,10]之后,超分散剂得到了推广应用,至90年代中期,超分散剂便以其独特的应用功能在众多的分散剂中脱颖而出,成为当今最引人瞩目的助剂.1.1超分散剂的结构特征超分散剂是一种新型的高分子表面处理添加剂,它与传统分散剂在分子结构上有很大的差异.传统分散剂分子中的亲水基团与极性较低的颜料颗粒表面结合力不强,易解吸而导致分散粒子重新絮凝,分散稳定性差.同时,亲油基团不具备足够的碳链长度(最多18个碳),不能产生足够的立体屏障以起到空间稳定作用.超分散剂分子结构的特殊性克服了传统分散剂在非水分散体系中的局限性.超分散剂的分子结构主要分2个部分:一部分为锚固基团,如—N+R3、—COOH、—COO-、—SO3H、—NR2、—SO3-、—PO43-、多元胺、多元醇和聚醚等,这些极性基团通过离子键、氢键以及范德华力等作用,紧紧地吸附于颜料颗粒表面,防止超分散剂解吸.[11]用于强极性颜料如偶氮色淀颜料、钛白、氧化铁、铁蓝、铬系无机颜料的超分散剂,其锚固基团采用强极性基团,该基团能与颜料颗粒表面反应生成离子键,并通过离子键将超分散剂吸附在颜料颗粒表面,产生很强的结合力.对于弱极性有机颜料,超分散剂的锚固基团相应选用弱极性基团,一般通过氢键吸附于颜料颗粒表面.由于单个弱极性基团的吸附强度不够,锚固基团的数量应相应增加,即使其中一个锚固基团发生脱吸附,但其他基团的存在仍可保持吸附状态.对于非极性或极性极低的有机颜料如酞菁、联苯胺黄类,需要带有极性基团的颜料衍生物配合使用,被称为协同增效剂.铜酞菁颜料由铜酞菁磺化并经特殊化合物处理再与高分子化合物反应制得.联苯胺黄类颜料可用带有长碳链的多聚多元胺类物质处理,它与颜料分子结构中的羰基(乙酰乙酰芳胺中的羰基)反应生成薛夫碱,比较稳定不易分解,所以锚固效果很好[12];另一部分为溶剂化链,这部分将直接决定分散后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.常用的溶剂化链有低极性烷烃链或聚酯链、中等极性的聚酯链或聚丙烯酸酯链、强极性的聚醚链,这3类溶剂化链分别适合颜料粒子在低极性、中等极性和强极性溶剂中的分散.[11]不同极性的溶剂化链与相应极性的分散递质具有良好的溶解性,促使溶剂化链在颜料表面充分伸展,最大限度地形成空间屏障,使颜料在递质中易分散并具有良好的分散稳定性.溶剂化链是超分散剂的主体部分,在合成过程中,其分子质量受到严格的控制.分子质量太小,即溶剂化链太短,超分散剂起不到应有的空间屏障作用.分子质量太大,即溶剂化链太长,则可能导致溶剂化链折24期叠,减小空间位阻,还可能导致相邻颜料粒子吸附超分散剂后其溶剂化链相互缠绕,不仅起不到分散稳定作用,反而导致颜料絮凝.[13-15]不同牌号的超分散剂,分子质量(从几千到几百万)相距甚远,但在颜料颗粒表面形成的吸附层一般都保持在5 ̄15nm.而传统分散剂的亲油基链长一般不超过18个碳原子,所形成的吸附层不会超过2.5nm,不能使颜料粒子长期稳定地分散于递质之中.1.2超分散剂的作用机理[16]在颜料粒子的研磨分散过程中,超分散剂通过其锚固基团优先紧紧吸附于颜料粒子的表面,形成一种只有分散递质才能够出入的吸附层,使颜料粒子能被递质充分润湿,与此同时,超分散剂的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,吸附层之间的排斥作用使颗粒相互离开,从而实现了颜料粒子在递质中的稳定分散.经过超分散剂表面处理后,颜料粒子润湿性好,大大缩短了研磨时间,产品具有广泛的适用性.超分散剂表面处理是制造高浓度基墨和基漆的有效途径.稳定分散有电荷排斥及位阻排斥(熵排斥)2种机理.前者是指相同静电荷粒子之间的排斥,后者是分散粒子表面吸附层之间的排斥.在有机分散递质中,两者都会产生,但位阻排斥比电荷排斥更为重要.获得位阻排斥的有效途径是在颜料粒子表面包覆一个起稳定作用的吸附层,如加入某种超分散剂吸附在颜料粒子表面,超分散剂的碳链部分在递质中被溶剂化,产生有效屏障,可防止分散的粒子再聚集.Fisher用下式计算了半径为r,吸附层厚度为!的2个球形粒子相互靠近到粒子表面之间距离为H(H≤2!)时的空间排斥能VR°:式中:R为气体常数;T为温度,℃;C为吸附层中超分散剂浓度;B为溶剂化链在分散递质中的第二维利系数.当(!-H/2)>0时,在优良溶剂中B>0,VR°>0;在不良溶剂中B<0,VR°<0.溶剂化链与分散递质的相容性越好,B值越高,粒子间的排斥能VR°越大,超分散剂的分散稳定作用越大.2部分超分散剂分子结构及合成举例早期主要以聚羟基硬脂酸作为高分子分散剂,如由12-羟基硬脂酸通过脱水缩合反应合成聚12-羟基硬脂酸:日本专利中报道了该类型聚合物分散剂的制备方法以及含有聚合物分散剂的分散体[17]:将64g12-羟基硬脂酸(含有羧酸当量326及羟基当量374)置于聚合反应釜中,充入氮气,在171mol水、二氯丙烷-甲苯(10/90)的混合物中,搅拌下加热至220℃,同时蒸出溶剂,生成产物的酸值为23.1mgKOH/g,在减压下蒸出二氯丙烷-甲苯混合物,40℃下过滤的低粘度褐色液体可溶于芳烃溶剂中.嵌段共聚物(A-BBlockPolymer;A-B-A;B-A-B):如美国杜邦公司开发的以羧基为尾基的聚甲基丙烯酸酯(A-B型),分子中含有多个极性取代基(—COOH),有助于与极性颜料表面相结合.采用A-B型嵌段高分子分散剂处理颜料粒子,A部分(A-Segment)通过离子键、氢键、酸碱作用吸附在颜料表面.A部分与颜料表面结合力越强,其分散稳定性越高;反之,A部分(功能低)与颜料表面吸附作用弱,难以覆盖完全,分散稳定性下降.B部分主要提供足够长溶剂化链,以造成一定厚度的立体屏障,降低粒子之间的相互作用,防止凝聚.[7]日本Xerox公司的专利报道,在制备喷射印墨时添加梳型聚合物分散剂,产品在应用时不堵塞喷头.例如商品牌号为DAPRAL"GE202(AkzoChemiAmerca,Chicago)的梳型聚合物分散剂,平均分子质量为20000,可以马来酸酐与具有特定长度亲水碳链的聚氧乙烯醚反应,产物再与具有疏水性碳链的!-烯烃反应,反应式如下[18]:VR°="RTBC2(!-H/2)2(3r+2!+H/2)43陈荣圻:有机颜料超分散剂表面改性处理3印染助剂24卷该聚合物分散剂分子中含有羧基,可与氢氧化钠生成钠盐(商品牌号DAPRAL!GE204NA),与二甲基乙醇胺生成盐(商品牌号DAPRAL!GE205DMA;DAPRALGE206DMA).醚化乙烯醇与醚化马来酸酐共聚物的皂化物(皂化度40%),即C2D-Na4O,结构如下[5]:上述超分散剂的锚固基团都是羧基,适合碱性表面有机颜料,可通过酸碱反应而牢固结合.例如:C.I.颜料黄12(联苯胺黄G)的表面碱量为3.598μmol/m2,C.I.颜料黄14为1.229μmol/m2,C.I.颜料红48∶1(永固红2BP)为54.040μmol/m2,C.I.颜料蓝15∶3(酞菁蓝BGS)为3.043μmol/m2.酸碱反应使颜料表面覆盖了大量的超分散剂溶剂化链.[19]对于酸性表面,专利中推荐采用含有亚氨基、脲基的单体进行聚合,制备接枝型共聚物(GraftCopolymer).如:间-异丙烯基二甲基苯基异氰酸酯(MTMI)或异氰酸甲基丙烯酸乙酯(IEMA)与2-氨基乙撑基脲(AEEU)或2-羟乙基乙撑脲(HEEU)进行反应,产物再进行聚合反应,制得的接枝型聚合物是适用于有机颜料的分散助剂.[15]反应式如下:吉林化工学院孙淑珍等人合成了N"聚羟基月桂酸酯)酰基脂肪胺超分散剂.[21]合成如下:其他如ICI公司的Solsperse24000GR[22]:Solsperse27000为极性超分散剂(HLB15.8 ̄16),属于亲水性的聚氧乙烯醚类助剂.结构如下:显然,由于分子中具有亲水性的醚键,可与水分子以氢键结合,由无水状态的锯齿型(Zigzag)转变成迂回型.同时,非极性的萘环通过分子间范德华力与颜料粒子非极性表面结合,改进其亲水性能.Solsperse27000在水溶液中的迂回型结构如下:原有的超分散剂都用于油性印墨和涂料,20世纪80年代以来,随着人们环保意识的增强,水性印墨与涂料受到青睐,超分散剂用于水性改性的品种也接踵出现.Solsperse27000属于水性超分散剂,但其结构与超分散剂相异,Solsperse是一类聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂,其亲油基萘环通过范德华力和平面分子间形成"-"作用力结合,由于萘环有更好的同平面结构,与颜料有牢固的锚接强度,既可作为分散剂,又是一个良好的润湿剂.3超分散剂的重要品种及应用特性近年开发了不同单体聚合的超分散剂,用于不同类型的颜料和应用递质,已推广的代表品种有7种.!44期3.1Solsperse系列英国ICI公司推出的超分散剂牌号为Solspersehyperdispersants,其特点是可以明显降低研磨基料的粘度、提高研磨分散速率、增大固体质量分数、提高着色强度.这类超分散剂包括一类特定结构的无色高分子分散剂和有色的协同增效剂.近期ICI公司在原有的16个商品基础上,又增加了10种新的超分散剂,如表1.由于印墨中多数含有烃类溶剂,因此,与溶剂结合的高分子溶剂化链要对非极性有机溶剂具有亲和力,在初期推荐的超分散剂中,典型的非极性超分散剂为Solsperse17000.另一种超分散剂主要应用于极性溶剂(如醇类),适用于该体系的属于极性超分散剂(如Solsperse20000),都是老品种.表2中,第一类超分散剂在强极性溶剂中有很好的溶解性,溶剂有乙醇、异丙醇及其与酯类溶剂和酮类溶剂的混合物、水.这类超分散剂有Solsperse20000、27000.第二类超分散剂在中等极性溶剂中有很好的溶解性,溶剂有乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲乙酮、环己酮、甲苯、二甲苯等.这类超分散剂有Solsperse28000.第三类超分散剂在非极性溶剂或低极性溶剂中有很好的溶解性,溶剂有脂肪烃、芳香烃、矿物油、植物油等.这类超分散剂有Solsperse17000、13940、13240、26000等.按照所适用的颜料类型、应用递质极性特性,超分散剂可以分为3大类型,即印墨体系中的超分散剂、塑料体系中的超分散剂以及涂料体系中的超分散剂,分别列于表3 ̄5.[25,26]颜料类型主导溶剂甲苯脂肪烃乙酸乙酯乙醇水活性单体无机颜料170001700024000或34750240002700024000有机颜料17000+(22000)17000+(22000)24000或34750+(22000)20000+(22000)27000+(22000)24000+(22000)二嗪喹吖啶酮N/AN/A24000或34750200002700024000有机颜料17000+(5000)17000+(5000)24000或34750+(5000)20000+(12000)27000+(12000)24000+(5000)炭黑1324013940+(5000)24000或3475020000+(12000)27000+(12000)24000+(12000)表1Solsperse分散剂的品种名称增补的分散剂商品牌号25012000(B)13650(塑料)28000(低芳烃)60001394026000(脂肪烃)41090(水性)61501700027000(水性)42000(水性)69501724030001315021000(醋酸乙酯)32500(低芳烃)5000(B)1324024000(芳烃)34750(醋酸乙酯)原有的分散剂商品牌号1794024000GR2000022000(Y)表2Solsperse产品在溶剂中的溶解特性脂肪烃易溶易溶难溶不溶不溶不溶难溶不溶芳烃难溶难溶易溶易溶易溶易溶难溶不溶醚类难溶难溶难溶易溶难溶不溶酮类难溶难溶难溶易溶难溶不溶醇类不溶不溶不溶不溶不溶不溶易溶不溶水不溶不溶不溶不溶不溶不溶易溶易溶极性低极性高极性溶剂Solsperse产品的溶解性1700013940132402400026000280002000027000表4塑料体系中的超分散剂品种颜料类型分散递质可塑性分散体邻苯二甲酸酯/己二酸酯增塑剂热塑性色母粒化合物PEPPABSPSPVC无机颜料300021000有机颜料13650+(21000)21000二1365021000有机颜料13650+(5000)21000炭黑13650+(5000)21000表5涂料体系中的超分散剂品种颜料类型ABC>25%芳烃<25%芳烃无机颜料2400028000或325001394041900有机颜料24000+(22000)28000或31845+(22000)13940+(22000)27000+(22000)有机颜料24000+(5000)28000或32500+(5000)13940+(5000)27000+(12000)二嗪喹吖啶酮2400028000或325001394027000+(12000)炭黑24000+(5000)28000或32500+(5000)13940+(5000)27000+(12000)表3印墨体系中的超分散剂品种注:甲苯(凹版印墨),脂肪烃(胶版印墨),乙酸乙酯(包装印墨),乙醇(柔版印墨),水(水性印墨),活性单体(紫外印墨).黄色/红色蓝色/绿色蓝色/绿色黄色/红色嗪/喹吖啶酮蓝色/绿色黄色/红色注:A为汽车/通用工业涂料芳烃、酯、酮+混合物;B为通用工业涂料/船舶涂料脂肪烃;C为水性涂料水.陈荣圻:有机颜料超分散剂表面改性处理5印染助剂24卷Solsperse22000(黄色)、Solsperse12000(蓝色)、Sol-sperse5000(蓝色)都是带有极性基的颜料衍生物.黄色协同增效剂可用于黄、橙、红色颜料,蓝色协同增效剂可用于蓝、绿、黑色颜料.它们的外观及应用性能见表6.[27]在非极性溶剂中处理色淀、酞菁、偶氮及稠环类品种,应用方式示意图如图1.3.2BYK产品系列[28]德国毕克化学(BYKChemie)公司推荐的多种不同类型添加剂适用于不同领域,具有明显的润湿、分散、抗絮凝等功能.添加剂、助剂的用途可概括如下:汽车整理涂料、工业涂料、卷材涂料、家俱用涂料、粉末涂料、罐听涂料、建筑涂料、印刷油墨、颜料浓缩物、聚氯乙烯塑料分散体、热塑性塑料等.各种添加剂按应用领域不同可概括如下:涂料与印刷油墨、固化树脂、玻璃纤维增强树脂、硅氧烷泡沫稳定剂等.最重要的一类是涂料与印刷油墨,其下又包括润湿剂与分散剂、表面添加剂、消泡剂、流变性改性剂、蜡添加剂等.3.2.1润湿与分散添加剂润湿剂与分散添加剂可按极性的高低分类或分为适用于极性较低的溶剂型递质及极性高的水性递质分散用助剂2大类型.Dispersebyk!161、163、167、168、174、164(分子质量从高至较低)属于极性较低的湿润分散剂.部分品种的性能和用途见表7.Dispersebyk!163为高分子嵌段共聚物,与经典的分散、润湿助剂相比,对颜料表面的吸附作用强,对颜料粒子的润湿效果明显改进,可缩短研磨时间,增加单位时间产量,具有优良的抗絮凝作用,阻止其分散粒子重新聚集,尤其适于制备溶剂型涂料,具有高分子结构特性,不影响涂料表面的耐久性.Dispersebyk!140、182、110、111、142、180(分子质量从高至较低)属于极性较高的润湿分散剂.极性水递质中的分散润湿剂Dispersebyk!183、191、190、184、180(分子质量从高至较低)属极性较低的润湿分散剂.Dispersebyk!192、154、151(分子质量从高至较低)则属于极性较高的润湿分散剂,具有良好的抗絮凝性能.极性较高的润湿分散剂Dispersebyk!154具有如下化学结构,显示较高的极性,是丙烯酸铵盐与甲基丙烯酸三乙醇胺酯的嵌段共聚物.以聚合物衍生物作为润湿分散剂,主要依据分子的立体空位效应、对分散递质的溶剂化特性及对颜料表面的亲和力,不仅可以明显地改进润湿性、降低研磨基料粘度、增加光泽度和分散体中颜料浓度,而且可以提高抗絮凝性、分散体稳定性,缩短研磨时间及避免出现触变性.在低分子质量添加剂中还推荐2个协同增效剂:(1)粉末状BYK!Synergist2100是不溶性颜料复合物,主要用于改进溶剂及无溶剂型体系中颜料的分散性能,它可以使聚合物润湿分散剂更好地吸附于酞菁类颜料[如C.I.颜料蓝15、C.I.颜料绿7、颜料绿36、紫色颜料(C.I.颜料紫19、23)及无机颜料炭黑]表面,用量为颜料质量的3% ̄5%;(2)BYKSynergist2105是适用于表7BYK系列分散剂性能及用途性能与用途分散剂BYK161BYK163BYK164分子质量最高较高高极性高 ̄中等中 ̄低中 ̄低固体质量分数/(%)304560抗絮凝效果最佳优良用途醇酸型、丙烯酸、丙烯酸聚酯聚氨酯、环氧类氯化橡胶自干醇酸型热塑丙烯酸涂料表6协同增效剂物理形态与应用性能外观橙黄色粉末蓝色粉末蓝色粉末递质非极性溶剂非极性溶剂水、醇m(增效剂)∶m(超分散剂)1∶41∶2;1∶41∶2;1∶4;1∶9熔点/℃156>300>230密度/g・cm-31.141.67项目协同增效剂Sols.22000Sols.5000Sols.12000BYK154n,m为1 ̄264期黄色有机颜料(C.I.颜料黄110、154)、橙色有机颜料(C.I.颜料橙36、62)、红色有机颜料(C.I.颜料红52、179、254)的高效润湿剂、分散剂,外观呈粉末状,是不溶性颜料复合物,用量为2% ̄4%(黄色、橙色)、3% ̄5%(红色),可以明显增加分散体的稳定性与抗絮凝性能.3.2.2表面添加剂表面添加剂按功能分为涂料与印刷油墨,包括硅氧烷类与丙烯酸类衍生物,其中硅氧烷类衍生物具有如下结构:3.2.3流变性改性剂流变性改性剂推荐的商品牌号有BYK!405、410、411、420,其中BYK!405的主体成分为聚羟基羧酸酰胺,溶剂为混合溶剂[V(二甲苯)∶V(烷基苯)∶V(异丁醇)为5∶4∶1],适用于溶剂型体系,非挥发物的质量分数为52%,用量20% ̄40%.BYK!420为改性尿素溶液,溶剂为N-甲基吡咯烷酮,主要应用于水性颜料浓缩物,可改进其流变性能.3.2.4印刷油墨的添加剂毕克化学公司推荐的专门用于各种印刷油墨的添加剂分为胶印墨、包装凹版印墨及柔性凸版印墨、溶剂印墨、颜料稳定剂(光泽度与透明度好)、基质物的润湿剂、表面保护剂、消泡剂、水性包装印墨.3.3丹麦KYK产品系列[29]丹麦KYK公司的超分散剂Hypersol适用于胶印墨,品种较单一,但也提供各种颜色的协同增效剂.协同增效剂SynergistL4707用于铜酞菁类,协同增效剂SynergistL4708用于联苯胺黄,协同增效剂SynergistL4744用于红色色淀.超分散剂Hypersol用量见表8.3.4荷兰EFKA产品系列[30]荷兰EFKA化学公司推荐的适用于印墨及涂料工业的超分散剂均属于高分子分散剂:(1)EFKA-44是适用于含溶剂或不含溶剂涂料体系的分散、润湿剂,尤其适用于制备膨润土胶体;(2)EFKA-64、66与多种树脂(醇酸、氨基树脂、硝化纤维、聚丙烯酰胺等)有良好的相容性,均为高效的润湿分散剂,可以阻止涂料体系产生发花现象;(3)EFKA-46、47是专门用于高档汽车面漆、金属表面涂层用的分散、润湿剂,二者均可缩短颜料研磨时间、提高着色强度及改进分散体的稳定性.其中EFKA-46适用于无机及有机颜料的分散;而EFKA-47尤其适用于一些难以分散的颜料品种;(4)EFKA-745是适用于酞菁颜料的衍生物分散剂,它可以改性或使表面活化,进而强化高分子分散剂,使之易于在粒子表面上牢固结合,提高着色强度、减少分散体的浮色现象.总之,上述各类高分子分散剂用量在2% ̄10%,可以大幅度降低物料粘度,并且推荐用于如下各颜料品种:C.I.P.Y.173(SandorinYellow6GL)、P.O.36(NovopermOrangeHL70)、P.R.170(NovopermRedF3RK)、P.R.178(PaliogenRedL39101HD)及P.R.179(PaliogenMarronL3920)等.3.5Elvacite系列分散剂[30]美国DuPont公司推荐的商品Elvacite亦属于高分子分散剂,适用于印墨、工业涂料及汽车面漆.由于分子中含有与颜料表面结合以及提供立体屏障的嵌段共聚物结构,可以有效地分散低活性的颜料粒子、降低粘度、提高研磨效率,与多种树脂连接料有良好的相容性.该系列4种代表性高分子分散剂为ElvaciteAB1010、AB1015、AB1020及AB1030,它们与作为连接料的树脂以及颜料之间的相互作用很好.上述Elvacite系列分散剂可用于制备抗絮凝或轻微絮凝体系,包括喹吖啶酮类(P.V.19、P.R.122)、CuPc(P.B.15∶1、15∶2、15∶4)、异吲哚啉系(P.Y.109、110)、苝系颜料品种(P.R.179、224)、无机炭黑、钛白粉等.分散剂的添加可使喹吖啶酮颜料固体质量分数达到25% ̄30%.溶剂采用非极性二甲苯的效果优于酯、酮和醚类,不推荐采用高极性的醇类,以防止与分散剂竞争颜料表面.3.6CH型高分子型分散剂上海三正科技公司开发的CH型聚合物有机颜料表面处理改性剂,应用于印墨、涂料与塑料着色及有机颜料合成过程中,可以明显改进流变性、光泽度、分散体稳定性及着色强度,如表9所示.[31]表8超分散剂Hypersol的用量颜料比表面积/m2・g-1超分散剂增效剂P.Y.188(IrgaliteYellowLBF)153%/0.5% ̄1%P.Y.836914%/0%P.B.155010%/0%陈荣圻:有机颜料超分散剂表面改性处理/7。
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CH系列超分散剂在颜料表面处理过程中的使用方法技术发展的主流方向。
与发达国家相比,我国颜料在表面处理技术上存在较大的差距,这一点正是造成我国颜料产品低价出口、高价进口的料产品,在国外进行表面处理后向全世界销售。
虽然某些情况下,国外厂商也向中国颜料生产商提供少量助剂以完成必要的基础性的表面的销售权。
通过这种技术封锁,发达国家将颜料生产过程中的大量污染留给了中国,而将丰厚的利润留给了自己。
这种局面是非常令人痛的核心是表面处理剂。
在众多的表面处理剂中,超分散剂以其优异的表面处理效果而受到特别的青睐。
超分散剂最早出现于二十世纪八十年类助剂的研究。
在多年理论研究工作的基础上,上海三正高分子材料有限公司推出了CH系列共60多个牌号的超分散剂产品。
有关这类产中已有介绍。
本文重点介绍超分散剂在颜料表面处理过程中的使用方法。
颜料表面处理方法通则用于水性颜料的表面处理,可在颜料制备过程中的任何阶段加入;非水溶性助剂一般以乳液或溶液的形式加入颜料浆中,通过调节PH值和或捏合操作以完成颜料化转变,在该操作中引入助剂是一种很好的表面处理方法;另外,所有助剂都可以与颜料干混,通过简单的物理混-7A以及CH-8E、CH-8F、CH-8S在常规颜料的表面处理中经常使用,后文将详述使用方法。
CH-6及CH-13、CH-13B、CH-13E是大多数有机丙醇、三乙醇胺等溶剂配成20-50%溶液,慢慢加入颜料浆中,在适当温度下搅拌1小时以上,使助剂吸附于颜料表面,然后冷却、过滤。
氮颜料、色淀颜料及酞菁颜料等常规品种,而且对缩合偶氮颜料、二噁嗪颜料、喹吖啶酮颜料以及其它许多高档颜料都具有相当好的效果下面是CH系列助剂在常见颜料表面处理中的使用方法料的超分散剂处理联苯胺黄(橙)、甲苯胺红等品种。
而色淀颜料主要包括偶氮色淀颜料,(如P.R.48、49、53、57)及三芳甲烷色淀颜料(如P.B.61),用松香处理的颜料,可将超分散剂溶解于松香皂中,与松香一道对颜料进行表面处理。
CH-1、CH-2、CH-3、CH-7、CH-7A都可按这种方法1的处理效果尤为突出。
经过上述助剂处理的颜料可用于胶印油墨及凹印油墨,所得颜料不仅吸油值低、流动性好,而且具有较高的透明,而在溶剂油墨中具有较好的耐溶剂能力(不发胀,具有长期的粘度稳定性)。
值得一提的是,当颜料用于凹印油墨时,表面处理剂的用、CH-3、CH-7、CH-7A等助剂也可以用非离子型表面活性剂乳化后使用。
例如,将上述助剂(任选一种)与平平加0S-15(不含水份)按4:1的加入正在快速搅拌的40-50℃水中,配制成10-20%的乳液。
在颜料过滤以前的任一阶段(包括合成过程中)加入乳液,充分搅拌至少半小方法1具有类似的性能。
在不使用松香的情况下,方法2所得颜料的耐热性有所提高。
CH-15C加热至60-70℃,慢慢加入正在快速搅拌的温度为40-50℃、浓度为1.5-2.0%的冰醋酸水溶液中,配制成10-20%的超分散剂乳液。
理。
乳液的加入方法及所得颜料的性质与方法2类似。
或CH-M8、CH-8E、CH-8F、CH-8S)用冰醋酸水溶液溶解(加热有助于溶解),在颜料偶合以前、偶合过程中或偶合完成后加入。
颜料过滤前0℃保温搅拌至少1小时。
助剂用量一般为颜料干重的2-10%。
助剂用量较高时,所得颜料可与未处理颜料按1:2―5的比例混合。
经上述耐溶剂性。
例如:用CH-8处理的联苯胺黄类颜料,在溶剂油墨中粘度低、稳定性好,色光鲜艳,体现出很好的使用性能。
方法1(或方法2、3)进行组合,可以使颜料的性能进一步提高。
例如,用CH-8(或CH-M8、CH-8E、CH-8F、CH-8S)和CH-2(或CH-3、CH 理,所得颜料具有极佳的使用性能。
可以用于颜料的挤水换相过程中(FLUSH方法)。
助剂一般分2-3次加入(视滤饼与连结料的加入次数而定),助剂的总用量一般为颜料干超分散剂的加入不仅可以加快出水速度,而且可以提高颜料含量、降低油相粘度、增加颜料的分散稳定性。
较为成功的例子是用CH-3处理方法1至方法5处理过的颜料,在挤水换相过程中也有较好的表现。
代部分乙酰乙酰苯胺AAA(11份CH-8D可取代7份AAA),其余条件不变,所得联苯胺黄颜料特别适合于水性体系,具有低粘度、高色力等淀颜料时,可使用CH-10S或(和)CH-90对颜料进行表面处理。
CH-10S和CH-90均可直接加入颜料浆中,然后充分搅拌,并在60℃以上总用量一般为颜料干重的3-8%。
用上述方法制得的色淀类颜料,在水性介质中具有很好的分散性和流动性。
剂处理5:3滤饼与CH-11A滤饼打浆,充分混合,然后加入CH-15C乳液(乳液配制方法见方法3),充分搅拌1小时。
所得颜料在胶印油墨中具法中,CH-11A的用量(指滤饼中的有效成份)为颜料干重的2-5%,CH-15C的用量为颜料干重的10-15%。
若乳化操作难以掌握,则可将CH 剂溶解后慢慢加入颜料浆中。
用CH-8(或CH-M8、CH-8E、CH-8F、CH-8S)取代CH-15C,可以达到同样的效果,操作更为简单。
H-12D和CH-M8配合使用,可提高酞菁蓝15:3在胶印油墨中的流动度。
三种助剂的总用量约为颜料干重的2-5%,其用量比例约为CH-12A也可在颜料酸煮之前或酸煮之后加入。
由于CH-M8不溶于水,故加入前须用冰醋酸溶解,而CH-12A、CH-12D可直接加入。
或CH-7、CH-7A、CH-34A、CH-34B)溶解于二甲苯,与粗酞菁一起研磨,参与粗酞菁的颜料化转变过程。
研磨时可适当提高温度。
颜料经酸洗后推荐用量比为1:1,其它助剂可单独使用,也可相互配合,或与CH-34A、CH-34B配合使用。
助剂的总用量一般为颜料干重的3-5%。
所得颜强的抗结晶、抗絮凝能力。
滤饼与颜料滤饼打浆,所得颜料可用于溶剂型油墨与涂料,具有抗絮凝、抗结晶的作用,可用作P.B.15:4。
CH-11用量(指干重)为颜料制备酞菁蓝工艺中,在溶剂中加入占颜料干重5-10%左右的CH-3、CH-6、CH-7或CH-7A,不仅可以提高酞菁蓝颜料的产率和纯度,而且可以制备酞菁蓝颜料的工艺中,在析出颜料的水溶液中事先加入CH-12(如CH-12A、CH-12B、CH-12C、CH-12D、CH-12H、CH-12I),所得颜料具剂法)制备的酞菁蓝颜料,用同样的超分散剂溶液处理后也可以得到类似结果。
料干粉与CH-11A颜料干粉混合,所得颜料适合在醇溶性体系及水性体系使用。
CH-11A用量为酞菁颜料干重的5%左右。
如果在混合时同时加入不必再添加分散剂(建议加入醇胺类物质作润湿剂,如ANGUS CHEMIE公司的AMP-95、DMAMP80,用量约占分散体系的1.2%)。
颜料分散后球磨过程中加入CH-12H和(或)CH-12I,同时加入CH-12F,所得颜料适合在水性体系中使用。
两种助剂的用量均为颜料干重的2%左右。
所得用氨水溶解,加入到颜料浆中,然后调节PH值到中性或酸性,使CH-14A析出并吸附于颜料表面。
CH-14A的用量为颜料干重的3-10%,合效果更佳。
料的表面处理青、铬黄、钼铬红、钛白以及氧化化铁等无机颜料的简单处理,可参照方法2、方法3和方法4进行。
CH系列助剂也可以取代常用的硅烷型料进行干法表面处理,所得颜料和填料具有很好的分散性。
例如,用CH-1A处理的微米级碳酸钙,在塑料中可以达到与脂肪酸处理的纳米在塑料中的分散性能可与进口钛白相媲美。
H-17B和CH-17C是氧化铁颜料的优良表面处理剂。
其中CH-17A及CH-17B可用大量水溶解后加入到颜料浆中,而CH-17C可用无水乙醇配一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三乙醇胺等均匀混合可进一步提高颜料的分散性。
助剂用量为颜料干重的0.5-1.0%,乙二醇等物质的用量18B和CH-18C也可用于氧化铁颜料的表面处理。
其中,CH-18A为通用型,可用水稀释后加入颜料浆中,其用量约为颜料干重的0.5-1.5% B可直接加入颜料浆中,用量约为颜料干重的0.5-1.0%,其作用是明显增加颜料的亲油性;CH-18C用量约为颜料干重的1-3%,可用水稀释后颜料的分散性和耐热性都有提高。
上述助剂同样适用于铬系颜料的表面处理。
的应用的制备:将过滤洗涤后的颜料滤饼通过干燥去除适量水份(水份的去除量视色浆中颜料含量而定),加入CH-10或CH-12B助剂(对无机颜的1-3%;对有机颜料和炭黑而言,一般使用CH-12A或CH-12B,其用量为颜料干重的5-15%;对有机颜料中的偶氮色淀颜料,CH-10也可以剂(如占浆料总重1.2%的AMP-95或DMAMP80),研磨后可制成流动性好、分散稳定的水性色浆。
根据应用场合的不同,研磨前还可以加入适涂料)或二乙二醇、二丙二醇、小分子量聚乙二醇等(用于涂料印花浆)。
当然,在制备水性色浆时,也可以使用颜料干粉取代半干的颜剂型色浆的制备:在树脂溶液或无树脂介质中加入适量的超分散剂,然后加入颜料研磨。
超分散剂的引入不仅可以增加颜/基比,缩短研磨稳定性,改进色浆的流变性能。
超分散剂品种的选择应根据介质的极性确定,在矿油、石蜡油(白油)植物油、溶剂汽油、增塑剂、甲苯氮色淀颜料时可选用CH-2、CH-3、CH-7、CH-7A等超分散剂,分散炭黑及大多数有机颜料时可选用CH-6;在芳香烃(如甲苯、二甲苯)、A、CH-13B、CH-13D(对钛白等无机颜料专用);在醇类溶剂(乙醇、异丙醇等)或醇类溶剂与酯类溶剂的混合物中可选用CH-10S。
超分1-3%。
方法21及方法22同样适用于油墨、油漆、涂料的制备过程。
母中的应用与塑料粒子(或塑料粉末)均匀混合(可使用高速混合机),使CH-1A在塑料粒子(粉末)表面均匀地覆盖一层,然后再加入颜料、填料及般为颜料及填料总重的5%左右。
按上述方法制得的塑料色母,其颜料分散性及着色力均有明显改善。
CH-1A的适应体系包括聚乙烯(PE)、C)、涤纶(PET)等。
CH-1A在PVC塑料中的应用包括人造革、电缆料、塑料瓶、塑料门窗、塑料管道及异型材等。
液与溶液配制方法配制方法见文中方法2。
配制方法:在72.5份水中加入2.5份三乙醇胺,加热至50℃,在快速搅拌的情况下加入25份CH-2C。
:在75份6%的氢氧化钾(KOH)溶液中,加入12.5份CH-2C,快速搅拌,然后慢慢加入约12.5份丁基溶纤剂至混合液变清澈(溶液有时略使用前请搅拌均匀)。
:将5份平平加OS-20(无水)溶于75份水中,加热至60℃,在快速搅拌的情况下慢慢加入20份CH-13E,并保温搅拌10分钟以上。