颜料的表面处理

1、颜颜 料料 发发 生生 絮絮 凝凝 的的 原原 因因表表 面面 处处 理理 的的 作作 用用颜颜 料料 表表 面面 处处 理理 的的 机机 理理表表 面面 处处 理理 方方 法法 报告结构报告结构Text in here有机颜料有机颜料无机颜料无机颜料金属粉颜料金属粉颜料色谱全、色彩鲜艳色谱全、色彩鲜艳着色力高着色力高毒性小、耐久性毒性小、耐久性有机颜料有机颜料特点特点湿滤饼湿滤饼粉碎粉碎干燥干燥颜料的分散过程颜料的分散过程分散过程示意图分散过程示意图润湿润湿 细化细化细化后的稳定化细化后的稳定化颜料的分散过程颜料的分散过程颜料发生絮凝的原因颜料发生絮凝的原因分子间力分子间力引力引力双电层斥力

2、双电层斥力 相邻不同表面的分子相互靠近在一起，自发的缩相邻不同表面的分子相互靠近在一起，自发的缩小粒子间的表面积和表面能，于是颜料就从分散体系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变成絮凝体表面处理的作用表面处理的作用 降低颜料表面张力，与水的亲和性提高，降低颜料表面张力，与水的亲和性提高，改善了颜料表面的润湿性；改善了颜料表面的润湿性； 在颜料之间形成有效的空间电阻，使在颜料之间形成有效的空间电阻，使颜料之间的排斥能提高。颜料之间的排斥能提高。 降低颜料之间的吸引能降低颜料之间的吸引能;表面处理的作用表面处理的作用作用作用调整颜料粒径大小调整颜料粒径大小与分布与分布,改进着

3、色强度、改进着色强度、光泽度及透明性光泽度及透明性改进颜料粒子的软改进颜料粒子的软质结构质结构,提高易分散提高易分散性能性能;调整颜料表面极调整颜料表面极性与分散介质的相性与分散介质的相容性或匹配性容性或匹配性;改变产品的亲水或亲改变产品的亲水或亲油性油性,制备专用剂型制备专用剂型(如如水性涂料、溶剂型印墨水性涂料、溶剂型印墨及塑料着色用色母粒等及塑料着色用色母粒等) ;增加颜料粒子空位增加颜料粒子空位效应或空间障碍效应或空间障碍,提高提高颜料分散体系贮存稳颜料分散体系贮存稳定性定性;改进颜料耐热改进颜料耐热稳定性能。稳定性能。颜料的表面处理颜料的表面处理 颜料的表面性质影响着颜料的分散颜料的

4、表面性质影响着颜料的分散性等。颜料经过表面处理后，表面性质能发性等。颜料经过表面处理后，表面性质能发生重大变化。生重大变化。 颜料表面处理是在颜料粒子表面上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。面活性剂、改性剂、颜料本身的衍生物等。 颜料表面处理的机理颜料表面处理的机理电斥力电斥力空间位阻效应空间位阻效应絮凝絮凝颜料粒子的几种状态颜料粒子的几种状态无无 机机 表表 面面 处处 理理表面活性剂表面处理表面活性剂表面处理超分散剂表面处理超分散剂表面处理松香皂表面处理松香皂表面处理高分子化合物处

5、理或微胶囊高分子化合物处理或微胶囊表面处理主要方法表面处理主要方法颜料衍生物法颜料衍生物法一一.无机表面处理无机表面处理 无机表面处理是在颜料表面形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 中铝 和 硅 的 水 合 氧 化 物 ， 其 中Al2O3/SiO2系列被认为是最基本的系列被认为是最基本的标准组成。标准组成。单硅包膜单硅包膜 单铝包膜的产品其单铝包膜的产品其Al2O3包膜量一般是颜包膜量一般是颜料的料的16（质量），通常将硫酸铝溶液

6、加入（质量），通常将硫酸铝溶液加入到分散好的颜料中，并控制适当的到分散好的颜料中，并控制适当的PH值、温度值、温度等。等。Al2(SO4) + 6NaOH + (x-3)H2OAl2O3 xH2O +3Na2SO4NaAl(OH)4 + H2SO4 + (x-5)H2OAl2O3 xH2O +Na2SO4 2 但是水合氧化铝的化学性质和晶型结构特别复杂，但是水合氧化铝的化学性质和晶型结构特别复杂，其生长的形式与温度、其生长的形式与温度、PH值、浓度等密切相关。值、浓度等密切相关。 无定形无定形 20 胶体状假勃母石胶体状假勃母石 氢氧化铝氢氧化铝 pH7 （一水软铝石，（一水软铝石，AlOOH

7、）pH910 三羟铝石三羟铝石 4060 晶体状晶体状 80 晶体状勃母石晶体状勃母石 Al(OH)3 pH12 三水铝石三水铝石 pH12 （一水软铝石）（一水软铝石） 铝包膜时所形成的水合氧化铝实际组成是混合物，铝包膜时所形成的水合氧化铝实际组成是混合物，但工艺要求最好形成勃母石或假勃母石型水合氧化铝，所但工艺要求最好形成勃母石或假勃母石型水合氧化铝，所以以PH值控制在值控制在8.511。 硅包膜硅包膜 硅包膜剂通常使用硅酸钠，用量一般占颜硅包膜剂通常使用硅酸钠，用量一般占颜料的料的110（质量），硅包膜的（质量），硅包膜的PH值控制在值控制在911之间，反应速度不能过快，否则会形成砂之间

8、，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，所以反应时粒状的颗粒，不能沉积在颜料表面，所以反应时间太长。间太长。 Na2SiO3 + H2SO4+ (x-1)H2OSiO2 xH2O + Na2SO4pH值的确定值的确定pH=23,pH11时效果最佳时效果最佳几点注意事项几点注意事项1.pH值选择要适当值选择要适当2.反应温度的控制反应温度的控制 致密膜致密膜80100度度 多孔膜多孔膜60度左右度左右3.硅酸钠溶液浓度要低硅酸钠溶液浓度要低4.反应时间要充分反应时间要充分5.颜料分散状态要好，搅拌均匀颜料分散状态要好，搅拌均匀硅和铝复合膜的包覆硅和铝复合膜的包覆Al2O3

9、/SiO2的比例是一个重要的因的比例是一个重要的因素素当当Al2O3/SiO21，表面带正电，表面带正电，如果如果Al2O3/SiO20部分润湿；部分润湿；1800，基本不润湿；，基本不润湿；180,完全不润湿。完全不润湿。1.润湿作用润湿作用表面活性剂的作用表面活性剂的作用 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影响润湿作用的因素2.分散作用分散作用 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颜料表面处理可以选择单一的

10、表面活性剂也可以用非面活性剂也可以用非/非或阴非或阴/非双组非双组分表面活性剂混合应用，如果选用表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。量大增，也不能达到很好的表面改性。颜料处理时表面活性剂的使用颜料处理时表面活性剂的使用 1 种类选择依据种类选择依据-HLB值值 2 浓度确定依据浓度确定依据-CMC值值 3 工艺条件的确定工艺条件的确定三三.超分散剂表面处理超分散剂表面处理 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

11、，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 （1）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 （2）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。 常用的溶剂化链有三种， 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。 这三类溶剂化链分别适用于颜料粒子在

12、低极性、中等极性和强极性溶剂中的分散。 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 超分散剂的作用机理超分散剂的作用机理超分散剂的吸附形态超分散剂的吸附形态超分散剂在强极性超分散剂在强极性表面的单点化学吸附表面的单点化学吸附超分散剂在弱极性超分散剂在弱极性表面的多点氢键吸附表面的多点氢键吸附超分散剂通过表面增超分散剂通过表面增效剂在非极性表面吸附效剂在非极性表面吸附超分散剂作用机理示意图超分散剂作用机理示意图 颗粒颗粒颗粒颗粒锚固基团锚固基团溶剂化链溶剂化链分子结构

13、设计分子结构设计 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。超分散剂的选择主要考虑两个因素超分散剂的选择主要考虑两个因素四、松香皂表面处理四、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。五五.高分子化合物处理高分子化合物处理 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