樹脂結(jié)構(gòu)特性及應(yīng)用(09培訓(xùn))

1、1樹脂結(jié)構(gòu)特性及樹脂結(jié)構(gòu)特性及其在有機(jī)顏料中的應(yīng)用其在有機(jī)顏料中的應(yīng)用(Structure Character of Resin and its Application for Organic Pigments)天津大學(xué)天津大學(xué) 周春隆周春隆2009. 10.202 內(nèi)容：內(nèi)容：1.1.前言前言2.2.樹脂結(jié)構(gòu)類型與特性樹脂結(jié)構(gòu)類型與特性3.3.樹脂在有機(jī)顏料中的應(yīng)用樹脂在有機(jī)顏料中的應(yīng)用 3.1 3.1 高聚合物工程材料用著色高聚合物工程材料用著色 3.2 3.2 印刷油墨連結(jié)料用印刷油墨連結(jié)料用 * * 3.3 3.3 涂料用樹脂涂料用樹脂 3.4 3.4 樹脂作為有機(jī)顏料之載體樹脂作為有

2、機(jī)顏料之載體 * * 3.5 3.5 樹脂作為有機(jī)顏料之分散劑樹脂作為有機(jī)顏料之分散劑 * * 3.6 3.6 樹脂作為有機(jī)顏料樹脂作為有機(jī)顏料膠囊化膠囊化改性改性4.4.結(jié)語結(jié)語3 聚合物樹脂作用聚合物樹脂作用. .有機(jī)顏料的改性有機(jī)顏料的改性( (增加或降低表面極性增加或降低表面極性) )作用作用; ;. .有機(jī)顏料的潤濕有機(jī)顏料的潤濕( (粒子表面吸附粒子表面吸附) )作用作用; ;. .有機(jī)顏料的預(yù)分散有機(jī)顏料的預(yù)分散( (載體載體) )作用作用; ;. .改進(jìn)著色強(qiáng)度與光澤度改進(jìn)著色強(qiáng)度與光澤度. .有機(jī)顏料固著或成膜作用有機(jī)顏料固著或成膜作用(Pigment Resin Color

3、ant);. .有機(jī)顏料的展色作用有機(jī)顏料的展色作用; ;. .改進(jìn)有機(jī)顏料的分散體貯存穩(wěn)定改進(jìn)有機(jī)顏料的分散體貯存穩(wěn)定( (空間或立體障礙空間或立體障礙););. .有機(jī)顏料制備物色母粒有機(jī)顏料制備物色母粒( (MB) )或色片或色片(CH,Chip). 1. 1. 前言前言 聚合物樹脂在有機(jī)顏料合成、商品化、以及塑料、涂料與印刷油墨聚合物樹脂在有機(jī)顏料合成、商品化、以及塑料、涂料與印刷油墨著色過程中具有十分重要的作用。著色過程中具有十分重要的作用。任何一個有機(jī)顏料的應(yīng)用領(lǐng)域任何一個有機(jī)顏料的應(yīng)用領(lǐng)域, ,為獲為獲得滿意的著色效果，幾乎均離不開樹脂的匹配作用。得滿意的著色效果，幾乎均離不開樹

4、脂的匹配作用。4“顏料顏料- -連結(jié)料連結(jié)料- -添加劑添加劑- -溶劑溶劑”之間的相互作用之間的相互作用 包括包括:吸附作用吸附作用(Adsorption)；穩(wěn)定作用穩(wěn)定作用(Stabilisation)溶劑化作用溶劑化作用(Solvation)；表面改性作用表面改性作用(Surface Modification)；結(jié)晶作用結(jié)晶作用(Crystllisation)；潤濕作用潤濕作用(Wetting)；膠束化作用膠束化作用(Micelltion).52.樹脂結(jié)構(gòu)類型與特性樹脂結(jié)構(gòu)類型與特性 聚合物樹脂可有不同的分類方法：聚合物樹脂可有不同的分類方法： 依據(jù)來源不同分類：依據(jù)來源不同分類： .

5、.天然樹脂；松香酸樹脂；達(dá)馬樹脂天然樹脂；松香酸樹脂；達(dá)馬樹脂; ; . .天然加工、改性樹脂天然加工、改性樹脂: : 聚合松香樹脂、石灰聚合松香樹脂、石灰松香樹脂、岐化松香樹脂、氫化松香樹脂、硝化纖松香樹脂、岐化松香樹脂、氫化松香樹脂、硝化纖維樹脂等；維樹脂等； . .合成樹脂合成樹脂: : 酚醛樹脂、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰胺樹脂、三聚氰胺樹脂、丙烯酸樹脂等。聚酰胺樹脂、三聚氰胺樹脂、丙烯酸樹脂等。依據(jù)樹脂加工性能分類依據(jù)樹脂加工性能分類 . .熱塑性樹脂熱塑性樹脂 . .熱固性樹脂熱固性樹脂6依據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)分類依據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 . 酚醛樹脂酚醛樹脂 (PF,

6、Phenolic Resin); 醇酸樹脂醇酸樹脂(Alkyd Resin). 環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂 (Epoxy Resin). 聚酰胺樹脂聚酰胺樹脂 (PA, Polyamide Resin). 三聚氰胺樹脂三聚氰胺樹脂 (Melamine Resin). 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯 (PMMA, Poly methyl methacrylate ).聚乙烯聚乙烯 (HDPE ; LDPE Low- density Polyethylene). 聚苯乙烯聚苯乙烯 (PS, Polystyrene). 聚氮聚乙烯聚氮聚乙烯 (PVC, Polyvinyl chloride). 聚丙烯聚丙烯 (

7、PP, Polypropylene).丙烯腈丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯共聚物苯乙烯共聚物(ABS, Acrylonitrite-Butatiene-Styrene) 依據(jù)樹脂應(yīng)用特性分類依據(jù)樹脂應(yīng)用特性分類: : . .工程材料用工程材料用 . .印刷油墨用印刷油墨用 . .涂料用涂料用 . .栽體樹脂用栽體樹脂用 . .助劑用助劑用( (潤濕劑、流平劑等潤濕劑、流平劑等) ) . .分散劑用分散劑用. .73.樹脂在有機(jī)顏料中的應(yīng)用樹脂在有機(jī)顏料中的應(yīng)用 3.13.1高聚合物工程材料用著色高聚合物工程材料用著色 合成樹脂、塑料為人們提供各種合成纖維、輕合成樹脂、塑料為人們提供各種合成纖維、

8、輕工業(yè)產(chǎn)品及特殊功能的材料，對其著色劑不僅需求工業(yè)產(chǎn)品及特殊功能的材料，對其著色劑不僅需求量逐年增加，而且依據(jù)不同著色對象的特性、著色量逐年增加，而且依據(jù)不同著色對象的特性、著色工藝、加工條件，對作為著色劑的包括：有機(jī)顏料工藝、加工條件，對作為著色劑的包括：有機(jī)顏料, , 顏料制備物顏料制備物, , 溶劑染料或稱可溶性染料及無機(jī)顏料溶劑染料或稱可溶性染料及無機(jī)顏料等等, , 提出更新更高的要求；著色劑的內(nèi)在質(zhì)量及結(jié)提出更新更高的要求；著色劑的內(nèi)在質(zhì)量及結(jié)構(gòu)特性將是直接影響樹脂、塑料、合成纖維制品外構(gòu)特性將是直接影響樹脂、塑料、合成纖維制品外觀、應(yīng)用性能觀、應(yīng)用性能( (如耐候性、強(qiáng)度等如耐候性

9、、強(qiáng)度等) )重要因素之重要因素之。 合成樹脂品種繁多，如按樹脂可塑性不同可分合成樹脂品種繁多，如按樹脂可塑性不同可分為兩大類別，即，依據(jù)加熱條件下加工特性與機(jī)械為兩大類別，即，依據(jù)加熱條件下加工特性與機(jī)械強(qiáng)度不同適用于各種不同領(lǐng)域。強(qiáng)度不同適用于各種不同領(lǐng)域。8 熱硬化樹脂熱硬化樹脂熱塑性樹脂熱塑性樹脂非晶型樹脂非晶型樹脂結(jié)晶型樹脂結(jié)晶型樹脂環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂EP聚氯乙烯聚氯乙烯PVC高密度聚乙烯高密度聚乙烯HDPE三聚氰胺樹三聚氰胺樹脂脂MF聚乙烯乙酸乙酯聚乙烯乙酸乙酯PVAC低密度聚乙烯低密度聚乙烯LDPE苯酚甲醛樹苯酚甲醛樹脂脂PF聚乙烯醇聚乙烯醇PVAL聚丙烯聚丙烯PP氨基甲酸酯氨基甲

10、酸酯PUM聚乙烯醇縮丁醛聚乙烯醇縮丁醛PVB聚酰胺聚酰胺PA脲醛樹脂脲醛樹脂UF聚苯乙烯聚苯乙烯PS聚碳酸酯聚碳酸酯PC不飽和聚酯不飽和聚酯UP聚氨基丙烯酸甲酯聚氨基丙烯酸甲酯PMMA聚甲醛聚甲醛POM聚苯醚聚苯醚PPO聚偏二氯乙烯聚偏二氯乙烯PVDC聚氨基甲酸酯聚氨基甲酸酯PUR對苯二甲酸乙二對苯二甲酸乙二醇酯醇酯PET聚四氟乙烯聚四氟乙烯PTFE熱硬化樹脂及熱塑性樹脂熱硬化樹脂及熱塑性樹脂9樹脂塑料加工成型溫度樹脂塑料加工成型溫度及對著色顏料的要求及對著色顏料的要求 樹脂類型樹脂類型加工成型溫度加工成型溫度, ,o oC C對著色劑性能的要求對著色劑性能的要求聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)150

11、-200150-200耐熱優(yōu)異，分散性好耐熱優(yōu)異，分散性好, , 不含水不含水高密度聚乙烯高密度聚乙烯(HDPE)150-220150-220耐熱穩(wěn)定性高，不遷移耐熱穩(wěn)定性高，不遷移低密度聚乙烯低密度聚乙烯(LDPE)160-230160-230堅牢度優(yōu)良，不遷移堅牢度優(yōu)良，不遷移聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)180-240180-240堅牢，溶解性好堅牢，溶解性好聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)180-250180-250分散性好，堅牢，耐酸性好分散性好，堅牢，耐酸性好聚甲基丙烯聚甲基丙烯(PMMA)酸酯酸酯200-230200-230堅牢，耐熱，不遷耐堅牢，耐熱，不遷耐聚氨酯聚氨酯(PU)210-27

12、0210-270耐光，耐酸，耐還原作用耐光，耐酸，耐還原作用丙烯腈丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯苯乙烯(ABS)230-310230-310耐熱優(yōu)異，分散性好耐熱優(yōu)異，分散性好聚酰胺聚酰胺(Nylon)270-290270-290耐熱耐熱, ,不含水，分散性好不含水，分散性好聚酯聚酯(PET)270-290270-290耐熱優(yōu)異，不遷移，不顯酸堿性耐熱優(yōu)異，不遷移，不顯酸堿性10塑料著色有機(jī)顏料具備的要求塑料著色有機(jī)顏料具備的要求 (1). 優(yōu)良的優(yōu)良的耐熱穩(wěn)定性能耐熱穩(wěn)定性能是作為塑料著色劑的重要指標(biāo)，著色劑是作為塑料著色劑的重要指標(biāo)，著色劑 耐熱穩(wěn)定性良，防止受熱時導(dǎo)致顏色改變。耐熱穩(wěn)定性良

13、，防止受熱時導(dǎo)致顏色改變。 (2) .優(yōu)異的耐遷移性能，耐遷移性能表現(xiàn)為四種形式：優(yōu)異的耐遷移性能，耐遷移性能表現(xiàn)為四種形式： a. 滲色特性滲色特性(Bleeding)：與其他物體相接觸時：與其他物體相接觸時, 著色劑著色劑 從著色的塑料遷移從著色的塑料遷移 到與其相接觸的另一物體上到與其相接觸的另一物體上; b. 噴霜特性噴霜特性(Crocking or Blooming)：是著色劑從被著：是著色劑從被著 色的樹脂中遷移到色的樹脂中遷移到 塑料表面，且遷移的顏料可以擦掉塑料表面，且遷移的顏料可以擦掉; c. 銅光或金屬光澤銅光或金屬光澤(Bronzing)：伴隨著噴霜現(xiàn)象，在塑料表：伴隨著

14、噴霜現(xiàn)象，在塑料表 面呈現(xiàn)出較金屬光澤面呈現(xiàn)出較金屬光澤; d. 板面析出板面析出(Plate-Out)：,由于各種添加劑與母體樹脂之間缺少由于各種添加劑與母體樹脂之間缺少 必要匹配性，顏料著色劑與其各種添加劑一起攜帶出，沉積必要匹配性，顏料著色劑與其各種添加劑一起攜帶出，沉積 在軋輥表面在軋輥表面,發(fā)生這種污板現(xiàn)象。發(fā)生這種污板現(xiàn)象。 11塑料著色有機(jī)顏料具備的要求塑料著色有機(jī)顏料具備的要求 (3). (3).與樹脂具有良好相容性與易分散性能，不與塑料組分發(fā)生反與樹脂具有良好相容性與易分散性能，不與塑料組分發(fā)生反應(yīng)或被塑料中殘余催化劑、助劑所分解應(yīng)或被塑料中殘余催化劑、助劑所分解, ,影響著

15、色制品質(zhì)量；粒徑影響著色制品質(zhì)量；粒徑細(xì)微、分布集中，鮮艷度、光澤度、透明性，不形成斑點或條痕。細(xì)微、分布集中，鮮艷度、光澤度、透明性，不形成斑點或條痕。 (4).(4).戶外使用的塑料制品著色用的有機(jī)顏料更應(yīng)具有優(yōu)良耐光、戶外使用的塑料制品著色用的有機(jī)顏料更應(yīng)具有優(yōu)良耐光、耐氣候堅牢度。耐氣候堅牢度。 (5).(5).電纜材料及其某些工程材料的著色樹脂，其中用于電訊材料電纜材料及其某些工程材料的著色樹脂，其中用于電訊材料聚乙烯的著色劑聚乙烯的著色劑, , 應(yīng)保證顏料中水洗徹底，不含電解質(zhì)雜質(zhì)，具有應(yīng)保證顏料中水洗徹底，不含電解質(zhì)雜質(zhì)，具有規(guī)定的阻抗值。規(guī)定的阻抗值。 (6).(6).食品包裝

16、以及玩具用著色塑料，應(yīng)限制其中重金屬含量食品包裝以及玩具用著色塑料，應(yīng)限制其中重金屬含量. . (7). 在聚烯烴注塑中在聚烯烴注塑中(聚乙烯聚乙烯: 高密度聚乙烯高密度聚乙烯HDPE, 低密度聚乙烯低密度聚乙烯LDPE)，聚丙烯，聚丙烯(PP)中不發(fā)生明顯的的成型收縮中不發(fā)生明顯的的成型收縮(Mold shrinkage)與與扭變扭變(Distortion, Low Warp)作用或良好尺寸穩(wěn)定性能。作用或良好尺寸穩(wěn)定性能。123.2 3.2 印刷油墨連結(jié)料用印刷油墨連結(jié)料用 在印刷油墨制備過程中在印刷油墨制備過程中, , 必須選擇特定性能之樹脂作必須選擇特定性能之樹脂作為連結(jié)料，與有機(jī)顏料

17、充分混合、分散，制備出具有一為連結(jié)料，與有機(jī)顏料充分混合、分散，制備出具有一定粘度、流動性與附著力的印墨產(chǎn)品。樹脂具有在油料定粘度、流動性與附著力的印墨產(chǎn)品。樹脂具有在油料中溶脹、粘度適中。中溶脹、粘度適中。 印刷油墨對其樹脂之要求可概括如下：印刷油墨對其樹脂之要求可概括如下： a.a.與連結(jié)料植物油具有優(yōu)良的相容性或油溶性與連結(jié)料植物油具有優(yōu)良的相容性或油溶性, ,引引 入親油性基團(tuán)。樹脂的分子量不應(yīng)過高，顯示一入親油性基團(tuán)。樹脂的分子量不應(yīng)過高，顯示一 定的流動性，與粘度。定的流動性，與粘度。 b.b.具有特定的軟化點，良好的成膜性與附著強(qiáng)度。具有特定的軟化點，良好的成膜性與附著強(qiáng)度。 c

18、.c.與著色劑有機(jī)顏料有良好的潤濕性與匹配性。與著色劑有機(jī)顏料有良好的潤濕性與匹配性。 13. .松香樹脂與松香改性樹脂松香樹脂與松香改性樹脂( (Rosin modified resin) ) 松香樹脂與松香改性樹脂松香樹脂與松香改性樹脂( (Rosin modified resin) ) 松香樹脂松香樹脂(Abietate)主要成份為松香酸主要成份為松香酸(Abietic Acid, Rosin)。分子式為。分子式為C19H29COOH，由它可制備數(shù)種重要，由它可制備數(shù)種重要的衍生們的衍生們,諸如諸如: 二聚松香二聚松香(Dimer Rosin), 氫化松香氫化松香(Hydroabieti

19、c Rosin), 岐化松香岐化松香, 松香胺松香胺(Abietylamine); 皂化松香等皂化松香等.14松香衍生物應(yīng)用特性松香衍生物應(yīng)用特性松香衍生物松香衍生物軟化點軟化點應(yīng)用特性應(yīng)用特性松香酸松香酸70-80oC熔點熔點120-135120-135 o oC C, , 閃點閃點187187o oC C, ,酸值酸值155-175 mg KOH/g155-175 mg KOH/g, , 碘值碘值80-220; 80-220; 價格低廉，含有兩個雙鍵，空氣中價格低廉，含有兩個雙鍵，空氣中易氧化變色易氧化變色氫化松香氫化松香 76oC由松香中樅樹型樹脂酸壓力下催化加氫之產(chǎn)物，含由松香中樅樹型

20、樹脂酸壓力下催化加氫之產(chǎn)物，含75%75%二氫化松香，皂化值二氫化松香，皂化值167 mg KOH/g167 mg KOH/g，顏色淺，顏色淺，耐氧化、脆性小，耐光性良好耐氧化、脆性小，耐光性良好, ,不易氧化變色不易氧化變色岐化松香岐化松香亦稱脫氫松香，形成一個穩(wěn)定的芳環(huán)與一個環(huán)己烷抗亦稱脫氫松香，形成一個穩(wěn)定的芳環(huán)與一個環(huán)己烷抗氧化性提高適用于高檔印刷油墨氧化性提高適用于高檔印刷油墨松香胺松香胺b.p.187-211oC,閃點閃點8080o oC C, , 由羧酸基轉(zhuǎn)變?yōu)樗上汶?，再氫化得到氨由羧酸基轉(zhuǎn)變?yōu)樗上汶妫贇浠玫桨被?，呈弱堿性，可溶于酸中，可通過氨基與磺?；?，呈弱堿性，可溶于酸中

21、，可通過氨基與磺酰氯、羧酰氯反應(yīng)氯、羧酰氯反應(yīng), ,制備改性分散劑。制備改性分散劑。二聚松香二聚松香110-120oC是輕氫化、聚合而得是輕氫化、聚合而得, ,分子量加大，含二聚體分子量加大，含二聚體20-50%20-50%酸值酸值145 mg KOH/g145 mg KOH/g, ,光澤好光澤好, , 高軟化點與抗氧化性，高軟化點與抗氧化性，用于印墨中附著力優(yōu)良。用于印墨中附著力優(yōu)良。15松香樹脂與松香改性樹脂松香樹脂與松香改性樹脂 H3CH3CCOOHHCCH3CH3H3CH3CCOOHHCCH3CH3H3CH3CCOOHHCCH3CH3H3CH3CCH2NH2HCCH3CH3H3CH3C

22、COOHHCCH3CH3CHCH3H3CH3CCOOHCH3H3CH3CCOOHHCCH3CH3CHCHCOOHCOOH松 香 酸四 氫 化 松 香岐 化 松 香松 香 胺順 丁 烯 二 酸 酐 加 成 物二 聚 松 香16 以松香酸為原料可以實施改性，主要是與多以松香酸為原料可以實施改性，主要是與多 元醇，如元醇，如丙三醇、丙三醇、季戊四醇季戊四醇( (Pentaerythirtol)，加熱至，加熱至270-270-280280o oC C，進(jìn)行酯化脫水反應(yīng)或，進(jìn)行酯化脫水反應(yīng)或與與 順丁烯二酸酐進(jìn)行順丁烯二酸酐進(jìn)行1,4-1,4-加加成反應(yīng)成反應(yīng), ,制備松香改性樹脂制備松香改性樹脂 :

23、CH3H3CCOOHCHCH3CH3(C19H29COOH)C OOCH2CHCH2OC19H29C OOC19H29CC19H29O甘 油 （ 丙 三 醇 ）季 戊 四 醇CC OOC19H29CH2COOC19H29H2CCOOC19H29H2CCOOC19H29H2C17.干性醇酸樹脂與不干性醇酸樹脂干性醇酸樹脂與不干性醇酸樹脂 由飽和度不同的脂肪酸制備的醇酸樹脂由飽和度不同的脂肪酸制備的醇酸樹脂, , 其其干燥干燥特性特性可分為干性醇酸樹脂與不干性醇酸樹脂；可分為干性醇酸樹脂與不干性醇酸樹脂；特性特性干性油干性油半干性油半干性油不干性油不干性油飽和度飽和度含雙鍵含雙鍵6 6個以上個以上

24、含雙鍵含雙鍵4-64-6個個含雙鍵含雙鍵 4 140 140100-140100-140 100 90o濕潤濕潤( (親水性親水性):):潤濕角或接觸角潤濕角或接觸角 90 90o o有機(jī)顏料粉有機(jī)顏料粉末壓片表面末壓片表面水滴潤濕角或接觸角( )潤濕角或接觸角( )水滴有機(jī)顏料粉有機(jī)顏料粉末壓片表面末壓片表面77接觸角或潤濕角的測量接觸角或潤濕角的測量 德國德國KRUSS光學(xué)接觸角測量儀光學(xué)接觸角測量儀 DSA100 78添加聚丙烯酸鈉表面改性銅酞菁添加聚丙烯酸鈉表面改性銅酞菁 以不同分子量的以不同分子量的聚丙烯酸鈉聚丙烯酸鈉(PAS)對銅酞菁對銅酞菁(CuPc)進(jìn)行進(jìn)行改性，不同改性，不同PAS添加量包膜處理後添加量包膜處理後,其其接觸角可以降低，接觸角可以降低，表明極性增加表明極性增加, 即增加銅酞菁顏料的親水性，且以分子量即增加銅酞菁顏料的親水性，且以分子量較低的聚丙烯酸鈉更為明顯較低的聚丙烯酸鈉更為明顯, 如表如表:不同分子量不同分子量PASPAS添加量添加量; wt% 接觸角接觸角(),),度度0.