有機顏料的顏料化

1、有機顏料的顏料化 有機顏料的用途是對各種底物進行著色，在著色有機顏料的用途是對各種底物進行著色，在著色過程中，因底物的性質(zhì)不同，對有機顏料的要求就過程中，因底物的性質(zhì)不同，對有機顏料的要求就不同。例如，對印刷油墨著色，就要求有機顏料具不同。例如，對印刷油墨著色，就要求有機顏料具有很好的透明性；如果是對涂料著色，就要求有機有很好的透明性；如果是對涂料著色，就要求有機顏料具有很好的遮蓋性。顏料的這種透明性或遮蓋顏料具有很好的遮蓋性。顏料的這種透明性或遮蓋性是如何產(chǎn)生的呢？性是如何產(chǎn)生的呢？前前 言言有機顏料的微粒狀態(tài)與應(yīng)用性能的關(guān)系有機顏料的微粒狀態(tài)與應(yīng)用性能的關(guān)系n有機顏料在應(yīng)用時是以細(xì)小的微粒

2、均勻地分散在有機顏料在應(yīng)用時是以細(xì)小的微粒均勻地分散在應(yīng)用介質(zhì)（如油墨連接料、涂料、塑料）中，盡應(yīng)用介質(zhì)（如油墨連接料、涂料、塑料）中，盡管有機顏料的分子結(jié)構(gòu)對其應(yīng)用性能起著重要的管有機顏料的分子結(jié)構(gòu)對其應(yīng)用性能起著重要的作用作用, 但是有機顏料的顆粒性能對其應(yīng)用性也有著但是有機顏料的顆粒性能對其應(yīng)用性也有著極大的影響。換言之，當(dāng)顏料的化學(xué)結(jié)構(gòu)確定之極大的影響。換言之，當(dāng)顏料的化學(xué)結(jié)構(gòu)確定之后，它們的應(yīng)用性能隨固體顆粒物理性能的差異后，它們的應(yīng)用性能隨固體顆粒物理性能的差異而有很大的不同。而有很大的不同。 將顏料分散在一定介質(zhì)中，顏料的粒子大小將顏料分散在一定介質(zhì)中，顏料的粒子大小與光吸收系數(shù)

3、之間的關(guān)系見下圖：與光吸收系數(shù)之間的關(guān)系見下圖：顏料的粒子大小與光吸收系數(shù)之間的關(guān)系顏料的粒子大小與光吸收系數(shù)之間的關(guān)系顏料的遮蓋力與著色強度和粒徑大小的關(guān)系顏料的遮蓋力與著色強度和粒徑大小的關(guān)系 顏料化的方法顏料化的方法n幾乎所有的顏料生產(chǎn)者都對顏料的幾乎所有的顏料生產(chǎn)者都對顏料的“顏料化加顏料化加工工”這個術(shù)語不陌生，而且極大多數(shù)的顏料生這個術(shù)語不陌生，而且極大多數(shù)的顏料生產(chǎn)工程師都知道產(chǎn)工程師都知道“顏料化加工顏料化加工”都有那些方法。都有那些方法。確實，目前在工業(yè)上所用的對顏料進行顏料化確實，目前在工業(yè)上所用的對顏料進行顏料化加工的方法不外乎這樣幾種：酸溶、酸脹、球加工的方法不外乎這樣

4、幾種：酸溶、酸脹、球磨、捏和、溶劑處理和表面活性劑處理。磨、捏和、溶劑處理和表面活性劑處理。 酸溶法和酸脹法酸溶法和酸脹法n在酸性介質(zhì)中調(diào)整顏料的粒度、晶型及表面狀態(tài)在酸性介質(zhì)中調(diào)整顏料的粒度、晶型及表面狀態(tài)n酸溶法酸溶法: 依據(jù)多數(shù)顏料與無機酸（如依據(jù)多數(shù)顏料與無機酸（如98%硫酸）在較硫酸）在較低溫度下成鹽而溶解在其中，然后加水稀釋，伴隨著低溫度下成鹽而溶解在其中，然后加水稀釋，伴隨著鹽的水解顏料重新生成不溶性的顆粒而析出。在析出鹽的水解顏料重新生成不溶性的顆粒而析出。在析出過程中，添加特定的表面活性劑或助劑，或是控制某過程中，添加特定的表面活性劑或助劑，或是控制某些因素（例如溫度）可以達

5、到調(diào)節(jié)顏料顆粒大小的目些因素（例如溫度）可以達到調(diào)節(jié)顏料顆粒大小的目的。的。n酸脹法酸脹法: 采用濃度較低的酸（如采用濃度較低的酸（如90%硫酸）與顏料成硫酸）與顏料成鹽而部分溶解在其中，通過較長時間的溶解、結(jié)晶過鹽而部分溶解在其中，通過較長時間的溶解、結(jié)晶過程，達到調(diào)節(jié)顏料顆粒大小的目的。程，達到調(diào)節(jié)顏料顆粒大小的目的。例例 酸溶法加工銅酞菁制酞菁顏料酸溶法加工銅酞菁制酞菁顏料n室溫下，邊攪拌邊將銅酞菁加入到室溫下，邊攪拌邊將銅酞菁加入到98%硫酸硫酸中，直至銅酞菁完全溶解。然后將該溶液慢慢中，直至銅酞菁完全溶解。然后將該溶液慢慢傾入至含有表面活性劑的水中，使銅酞菁重新傾入至含有表面活性劑的

6、水中，使銅酞菁重新析出，過濾，水洗，干燥后得析出，過濾，水洗，干燥后得-晶型的銅酞菁晶型的銅酞菁顏料。若在此過程中條件控制得當(dāng)，可得到顆顏料。若在此過程中條件控制得當(dāng)，可得到顆粒均勻，平均粒徑小于粒均勻，平均粒徑小于0.5 m的的-晶型酞菁藍(lán)晶型酞菁藍(lán)顏料。顏料。alpha-晶型銅酞菁的晶型銅酞菁的X-射線衍射圖射線衍射圖 n為了減少酸的用量，也可以往酸溶液中加入水。為了減少酸的用量，也可以往酸溶液中加入水。因為有時只要使酸的濃度稍微降低一點，就可因為有時只要使酸的濃度稍微降低一點，就可使顏料顆粒析出。這樣，廢酸的濃度就較高，使顏料顆粒析出。這樣，廢酸的濃度就較高，經(jīng)分離后既可以用做其他用途，

7、也可以經(jīng)增濃經(jīng)分離后既可以用做其他用途，也可以經(jīng)增濃后重復(fù)使用。后重復(fù)使用。n并不是所有的顏料都可以用酸溶的方法進行加并不是所有的顏料都可以用酸溶的方法進行加工。采用酸溶的方法往往是希望獲得粒徑較小工。采用酸溶的方法往往是希望獲得粒徑較小的顏料，以獲得透明性較好的品種。的顏料，以獲得透明性較好的品種。球磨法球磨法n在機械研磨的情況下，顏料顆粒因受到強烈的剪切作在機械研磨的情況下，顏料顆粒因受到強烈的剪切作用力，原先較大的顆?？杀患?xì)化。由于在研磨過程中，用力，原先較大的顆?？杀患?xì)化。由于在研磨過程中，存在著助磨劑，可阻止細(xì)小的粒子再次聚集，如此達存在著助磨劑，可阻止細(xì)小的粒子再次聚集，如此達到了

8、減小顏料粒徑的目的，賦予顏料較高的著色力和到了減小顏料粒徑的目的，賦予顏料較高的著色力和鮮艷度。同時，在此過程中由于獲得了外界的能量，鮮艷度。同時，在此過程中由于獲得了外界的能量，固體顆粒的晶體構(gòu)型克服了勢能障礙，可由高內(nèi)能的固體顆粒的晶體構(gòu)型克服了勢能障礙，可由高內(nèi)能的晶型狀態(tài)轉(zhuǎn)變成低內(nèi)能的晶型狀態(tài)，如此達到了調(diào)整晶型狀態(tài)轉(zhuǎn)變成低內(nèi)能的晶型狀態(tài)，如此達到了調(diào)整顏料晶型的目的。不過經(jīng)過研磨后，顏料的色光會有顏料晶型的目的。不過經(jīng)過研磨后，顏料的色光會有變化。變化。例例 球磨法生產(chǎn)酞菁藍(lán)顏料球磨法生產(chǎn)酞菁藍(lán)顏料n454公斤直徑為公斤直徑為1020mm的鋼珠，的鋼珠，3.6公斤銅酞菁，公斤銅酞菁，

9、22.7公斤硫酸鋁（或其他無機鹽），公斤硫酸鋁（或其他無機鹽），0.5公斤四氯乙公斤四氯乙烷（或其他有機溶劑）及烷（或其他有機溶劑）及0.15公斤十六烷基三甲基氯公斤十六烷基三甲基氯化銨，在球磨機中球磨若干小時，磨畢，用稀硫酸處化銨，在球磨機中球磨若干小時，磨畢，用稀硫酸處理，洗去無機鹽，得到的酞菁藍(lán)顏料為理，洗去無機鹽，得到的酞菁藍(lán)顏料為 -晶型，具有晶型，具有艷麗的綠光。艷麗的綠光。beta-晶型銅酞菁的晶型銅酞菁的X-射線衍射圖射線衍射圖 捏和法捏和法n捏和法使用捏和機，它的作用原理是在有機溶捏和法使用捏和機，它的作用原理是在有機溶劑的存在下依靠機械的攪動對含水的顏料施加劑的存在下依靠機

10、械的攪動對含水的顏料施加能量，使顏料的晶格發(fā)生變化或者是表面形狀能量，使顏料的晶格發(fā)生變化或者是表面形狀發(fā)生改變，或者是除去顏料中的水分。后一過發(fā)生改變，或者是除去顏料中的水分。后一過程又稱為擠水轉(zhuǎn)相。程又稱為擠水轉(zhuǎn)相。例例 捏和法生產(chǎn)酞菁藍(lán)顏料捏和法生產(chǎn)酞菁藍(lán)顏料n在捏和機中，加銅酞菁在捏和機中，加銅酞菁320份，氯化鈉份，氯化鈉1500份，乙二醇份，乙二醇400份，此時物料呈粘稠狀，在份，此時物料呈粘稠狀，在70-80捏和捏和8-12小時，然后將物料用小時，然后將物料用7000份水稀釋，再沸煮份水稀釋，再沸煮2小時，過濾，水洗，干燥，小時，過濾，水洗，干燥，粉碎后得到的粉碎后得到的 -晶型

11、銅酞菁藍(lán)顏料呈紅光藍(lán)色。晶型銅酞菁藍(lán)顏料呈紅光藍(lán)色。有機溶劑處理有機溶劑處理n利用顏料在特定溶劑中具有微量溶解度，在處理過程利用顏料在特定溶劑中具有微量溶解度，在處理過程中發(fā)生溶解和重結(jié)晶。使原先粒徑分布較寬的顆粒粒中發(fā)生溶解和重結(jié)晶。使原先粒徑分布較寬的顆粒粒徑分布變窄，同時依靠溶劑的溶解性除去部分可溶性徑分布變窄，同時依靠溶劑的溶解性除去部分可溶性雜質(zhì)，通過溶劑的滲透性，使顆粒松軟。在此過程中，雜質(zhì)，通過溶劑的滲透性，使顆粒松軟。在此過程中，既可以有晶型的變化（從熱力學(xué)不穩(wěn)定型轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定既可以有晶型的變化（從熱力學(xué)不穩(wěn)定型轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定型）；又可以有晶體顆粒的長大，從而賦予顏料較高型）；又可以

12、有晶體顆粒的長大，從而賦予顏料較高的遮蓋性能。的遮蓋性能。n用溶劑處理得到的顏料品種色光會比較鮮艷（因為去用溶劑處理得到的顏料品種色光會比較鮮艷（因為去雜質(zhì)的緣故），顏料粒徑分布會變窄，但是平均顆粒雜質(zhì)的緣故），顏料粒徑分布會變窄，但是平均顆粒不會變小，所以不可能用這種方法得到透明性良好的不會變小，所以不可能用這種方法得到透明性良好的顏料品種，只能得到遮蓋性很好的品種。顏料品種，只能得到遮蓋性很好的品種。例例 溶劑處理法生產(chǎn)顏料黃溶劑處理法生產(chǎn)顏料黃151n在不銹鋼反應(yīng)釜中，加入在不銹鋼反應(yīng)釜中，加入DMF800升，然后在升，然后在攪拌下慢慢加入顏料黃攪拌下慢慢加入顏料黃151的濕濾餅（折合干

13、的濕濾餅（折合干品重量為品重量為80kg），加熱到回流，保持），加熱到回流，保持3-6小時，小時，冷卻到環(huán)境溫度，過濾，濾餅用水洗去冷卻到環(huán)境溫度，過濾，濾餅用水洗去DMF，干燥后得遮蓋性很好的顏料黃干燥后得遮蓋性很好的顏料黃151品種，適用品種，適用于調(diào)制油性的汽車涂料。于調(diào)制油性的汽車涂料。PY151PY151表面處理表面處理n表面處理有兩種意義表面處理有兩種意義n1）對顏料附加值較低的品種進行處理，此時往往是在）對顏料附加值較低的品種進行處理，此時往往是在顏料的合成過程中就預(yù)先添加表面活性劑，因而顏料顏料的合成過程中就預(yù)先添加表面活性劑，因而顏料的合成與顏料化是同時進行的，例如大多數(shù)偶氮

14、顏料的合成與顏料化是同時進行的，例如大多數(shù)偶氮顏料的生產(chǎn)。的生產(chǎn)。n2）對顏料附加值高的品種進行處理，此時往往是先制）對顏料附加值高的品種進行處理，此時往往是先制得顏料粗品。然后在含表面加工助劑的水中，像溶劑得顏料粗品。然后在含表面加工助劑的水中，像溶劑處理一樣對顏料粗品進行處理，有時為了強化這種分處理一樣對顏料粗品進行處理，有時為了強化這種分散作用需要在壓力下進行，這樣可以在較高的溫度下散作用需要在壓力下進行，這樣可以在較高的溫度下對顏料進行處理。對顏料進行處理。n3) 表面加工助劑不僅僅是表面活性劑。表面加工助劑不僅僅是表面活性劑。n經(jīng)過表面處理后，可在顏料粒子表面上沉淀適經(jīng)過表面處理后，

15、可在顏料粒子表面上沉淀適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)，并以單分子層或多分子層包覆顏料當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)，并以單分子層或多分子層包覆顏料粒子表面的活性區(qū)域或全部顆粒。依據(jù)所用的粒子表面的活性區(qū)域或全部顆粒。依據(jù)所用的表面活性處理劑（覆蓋劑）結(jié)構(gòu)、性能的不同表面活性處理劑（覆蓋劑）結(jié)構(gòu)、性能的不同改變原來顏料粒子的表面特性，即按應(yīng)用對象改變原來顏料粒子的表面特性，即按應(yīng)用對象的要求對顏料粒子表面實施改性。的要求對顏料粒子表面實施改性。例例 對對PY179的處理的處理添加添加5%分散劑分散劑未添加分散劑未添加分散劑NOCH3OSO3HPO34PO34PY 83 PY83例例 對對C.I.顏料黃顏料黃139的表面處理的表面處理n在

16、水介質(zhì)中，不同的溫度下，不加任何助劑觀察處理在水介質(zhì)中，不同的溫度下，不加任何助劑觀察處理結(jié)果。隨著處理時間的增大，顏料顆粒逐漸增大，色結(jié)果。隨著處理時間的增大，顏料顆粒逐漸增大，色光變紅，遮蓋力上升，但是強度降低，大約為處理前光變紅，遮蓋力上升，但是強度降低，大約為處理前的的70%，同時顆粒十分堅硬，不易破碎，沒有光澤。，同時顆粒十分堅硬，不易破碎，沒有光澤。n同樣進行上面的處理，此時再在其中添加某種可以抑同樣進行上面的處理，此時再在其中添加某種可以抑制晶體粒子長大的表面活性劑（加入量為顏料重量的制晶體粒子長大的表面活性劑（加入量為顏料重量的0.1%-0.5%），如此獲得了軟質(zhì)結(jié)構(gòu)的顏料，具

17、有），如此獲得了軟質(zhì)結(jié)構(gòu)的顏料，具有易分散和高強度的特點，粒徑分布見下圖。易分散和高強度的特點，粒徑分布見下圖。圖圖 醋酸醋酸+助劑處理后得到的助劑處理后得到的C.I.顏料黃顏料黃139的粒徑分布的粒徑分布n由上圖可以看到，采用上述方法處理后，顏料由上圖可以看到，采用上述方法處理后，顏料的顆粒主要集中在的顆粒主要集中在0.1-1 之間，而且粒徑分布之間，而且粒徑分布非常狹窄。這就預(yù)示著，如此得到的顏料其透非常狹窄。這就預(yù)示著，如此得到的顏料其透明性是非常好的，后來的性能測試結(jié)果證明了明性是非常好的，后來的性能測試結(jié)果證明了這一點。這一點。 不同牌號的不同牌號的C.I.顏料黃顏料黃139 n細(xì)粒

18、徑較粗粒徑比表面積大，偏綠光，細(xì)粒徑較粗粒徑比表面積大，偏綠光，耐曬、耐氣候牢度較差；細(xì)粒徑的分散耐曬、耐氣候牢度較差；細(xì)粒徑的分散性較好。性較好。 n在水性印刷油墨和涂料中，顆粒較細(xì)小在水性印刷油墨和涂料中，顆粒較細(xì)小的品種是不穩(wěn)定的，只有顆粒較大的品的品種是不穩(wěn)定的，只有顆粒較大的品種在種在pH為為8.5-9的情況下可以用于水性的情況下可以用于水性印刷油墨和涂料。印刷油墨和涂料。P.Y.139的分子和晶體結(jié)構(gòu)的分子和晶體結(jié)構(gòu)nP.Y.139結(jié)晶成高度對稱的晶架群結(jié)晶成高度對稱的晶架群C mca。分子呈。分子呈鏡像對稱（鏡像對稱（Cs）,巴比妥酸部分與異吲哚啉環(huán)體系巴比妥酸部分與異吲哚啉環(huán)體系相比傾斜角度約為相比傾斜角度約為20,氫鍵形成氫鍵形成2維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這些層幾乎與些層幾乎與b軸垂直，層間距離平均為軸垂直，層間距離平均為3.424。形成形成ABAB次序，并且作為一種次序，相鄰層的分次序，并且作為一種次序，相