颜料预分散生产工艺

颜料预分散生产工艺
颜料预分散生产工艺

颜料预分散的生产工艺

颜料分散前的形态,通过生产过程得到的原始颜料称为湿滤饼,还需进一步商品化处理,包括粉碎和干燥等过程。在干燥过程中,较细的颜料颗粒会产生凝聚,使其粒径较原始颗粒大许多倍,因而不能直接用于着色,必须要进行分散处理。颜料的质量,除了色光、着色力、遮盖力、各种耐性等性能要求以外,分散性或易研磨性是一项很重要的指标。颜料的分散性直接关系到所生产的油墨和涂料的色强、细度、光泽度等重要的质量指标,分散效果好的还可以缩短生产涂料时的研磨工时。

(一)颜料的分散

一般商品颜料颗粒是指比团聚体还大的粒子,粒径在250μm至750μm(相当于通过60至200目筛)。根据德国标准协会(German Standard Organization)命名法,认为颜料颗粒状态可分为:原生颗粒、凝聚体和团聚体。原生颗粒(German Standard Organization)是单晶、块状、球形或微晶组成的大晶体形式存在;凝聚体(Aggregates)是由原生颗粒表面彼此吸附而成;团聚体(Agglomerates)是由原生颗粒或凝聚体疏松的组合,或者是这两者在边、角上相互吸附而成的混合物。

作为使用者来讲,任何商品形式的颜料都要求容易均匀分散,能制成持久稳定、无凝聚、无沉降的悬浮物料。上世纪七十年代以来,颜料的加工处理技术已有很大发展,包括颜料颗粒的表面处理和颗粒的晶相调整等,但还不能满足使用者对其的要求。

一般情况下,颜料的分散过程可以分为三步:润湿→细化→稳定化混合分散。

第一步是使用润湿剂润湿颜料,使颜料之间的凝聚力减小,便于第二步颜料的粉碎和细化。粉碎细化后的颜料进一步再做包覆处理,由于颜料经分散细分后,粒径减小,表面积增大,颜料表面自由能也增加,造成细化的颜料不稳定性。所以,当机械研磨能去除以后,颜料粒会再凝集起来。为此,在颜料研磨后形成新的表面时,在其表面应吸附一层包覆层,使颜料的表面能降低。当带有包覆层颜料的结合体再度碰撞就不会凝聚起来。降低新形成的接口表面能,以便在进一步加工时,不至于使颜料产生再凝聚现象。第三步是将细化后的颜料在熔体中能均匀分散。由于细化了的颜料表面积增加,进而表面能提高,导致颜料的稳定性降低,颜料之间就容易相互凝聚起来,从而使表面能降低至稳定的状态。由于吸附了一层包覆层,也使能量下降,比之前的状态要稳定,所以达到了颜料细化的目的。

(二)颜料分散的办法

大体上讲,颜料的分散方法大致有下列三种:干混合法、融体剪切法和液体研磨法。干混合法是指颜料与树脂由低到高速强度下混合,颜料分散主要通过冲击研磨而实现的,其主要设备有高低速混合机;融体剪切法是指在捏合作用下,通过熔化树脂传递大剪切应力;液体研磨法则是指通过液态载体的冲击式剪切力来分散颜料。

目前,市场上能比较好地解决颜料分散性的产品主要有以下几种商品形式:预分散颜料色片、浆状颜料和色母粒等三种。除此之外,还有一些如色饼、色膏等针对性很强的产品。

一是由专业生产厂家将颜料加工成颜料色片(Pigmented chips,Color chips)。所谓颜料色片,也

称固体色浆、色粒、干片、切片、预分散颜料,指的是颜料和指定载体树脂的固态均匀混合物,也就是预分散在树脂中的高浓度颜料。预分散颜料色片中的颜料含量比较高,根据体系的不同,一般可以在50-70%之间,载体树脂的含量比例在30-50%左右,某些如硝化棉(N/C)体系的颜料色片品种还含有环保的增塑剂。预分散颜料色片,等同于给油墨制造商按比例配制好的颜料和树脂,它可以被直接装入油墨配方,也可以先按色浆的要求先分散成半成品

——色浆,再以色浆加入调墨油的形式混合制成油墨。由于预分散颜料可以很容易地在高速分散机上进行分散,其分散细度完全可以满足一般油墨的要求。由此可见,易分散性是它的最大优势。如果对油墨产品的细度要求很高,或者说要求有纳米级效果,可以对半成品色浆进行一次快速砂磨处理,得到的色浆性能可以用“极好的巅峰状态”来形容,不管是色泽、光泽和亮度都是无与伦比的。预分散颜料的市场推广应用,有一个价格因素在制约。笔者一直希望其能进行大规模的商品化生产,从源头上降低成本。如能和颜料生产厂家一起研究开发,不仅能从原材料成本上控制,更能从技术、服务上得到长足进展。

二是由颜料生产厂直接制成浆状颜料(色浆,Color paste),由油墨、涂料生产厂在生产时直接加入配方使用,从而可以省却费时费力的研磨作业工序,得到效果比较满意的产品。典型意义上的浆状颜料(色浆)是指颜料生产厂将颜料湿滤饼,采取脱水步骤后,把颜料分散到各种基料中去,制成一种色浆。一般有机颜料比重小,色浆的颜料含量也较低;而无机颜料的比重大,则可达到较高的颜料含量。浆状颜料可保持颜料沉淀时的颗粒尺寸,特点是细度好、色泽也较鲜明、着色力也较高。

三是色母粒。色母粒(Color Master Batch)是指颜料按20%-80%的比例经研磨或双螺杆挤出均匀地分散到树脂中而制得的颜色颗粒,美国称之为颜料浓缩物(Pigment Concentration)或颜料制备物(Pigment Preparation)。它具有着色效果优越、便于自动计量和运输、节约能源、无粉尘、无污染等优点,在[wiki]塑料[/wiki]等材料的着色中应用普遍。这其中,载体是色母粒的重要组成部分,其作用是增强颜料与要着色的树脂之间的亲和力和提高着色组分与树脂的分散与混合。用茂金属催化法合成的树脂作载体能大大提高颜料在色母粒中的协同效应和分散性。由于颜料在色母粒中分散性提高,更可获得一个更均一的相,因此,可以做到颜料用量更少,却能同时保持高着色质量效果。这是因为茂金属催化法合成的树脂与Z-N催化法合成的树脂不同,茂金属催化法合成的树脂作载体能制备高浓度的色粒,颜料含量更可达80%。除此之外,色母粒中用茂金属催化法合成的树脂作载体,不仅会使着色容易,还能使色母粒产生美观感,而且对着色产品的力学性能也有改善,这是因为颜料分散好以后,结晶性可以提高,得到的制品的耐应力、开裂性能相应提高。

(三)颜料色片的生产与前景

1、生产颜料色片的主要方法

目前主要的通用方法有混炼法和挤水法。前者主要是将颜料和纤维素、增塑剂、稳定剂和树脂等混合后,在加热的混炼机上进行熔融混炼,直至均匀,然后拉成片状,冷却后,以粉碎机粉碎成预分散颜料色片。挤水法生产,则是通过对颜料滤饼和纤维素、增塑剂、稳定剂及树脂等混合后挤压,直至均匀,再将其进行脱水后处理,拉成片状,粉碎成颜料色片。

2、颜料色片的生产设备

主要的设备是开放式炼塑机,也称二辊机。它通过两个具有一定速度差的转动辊筒对物料进行混合、塑化。两辊相向旋转使物料在辊筒隙间受到强烈的挤压和剪切,从而达到颜料分散和混合均匀,混炼均匀出片后,冷却切粒即可。一般影响开炼机塑化质量的因素主要有:辊筒的温度、辊筒间距、前后辊筒速度、物料堆放量及混炼次数。该设备用于小型生产的较多,也有厂商用于生产色母粒和碳酸钙填充母粒。

3、颜料色片的发展方向

颜料色片的发展,和高性能的颜料发展一直是同步的。性能的卓越性、应用时的持久性和对供应链中所有部分高附加值的经济性是当今高档有机颜料的发展方向。比如,颜料紫23(PV23),也被称为咔唑紫,它也许是仅次于酞菁蓝或酞菁绿颜料的可以用于世界上几乎所有用途的最重要的高性能颜料之一。颜料紫23呈现紫红的颜色,其特点是具有非常高的着色力,无与伦比的鲜亮色泽,以及在几乎所有塑料中很好的耐光性和耐热性。

在橙色与红色色泽区域中,最著名最流行的高性能颜料有喹吖啶、二萘嵌苯、索兰士林亮橙、二酮基吡咯并吡咯颜料,它们具有优异的耐光性和耐候性、高度热稳定性和令人满意的抗色移性。高性能颜料中杰出的一类是酞菁蓝和酞菁绿一类,它们具有优异的整体耐受性能以及热稳定性和色迁移稳定性。

在涂料、油墨的生产中,分散是一个复杂且耗费成本的过程。谁都希望在简化步骤的同时,能得到可重复生产的高色强度和高质量。在使用无机颜料的领域中,颜料色片很好地解决了性能不稳定、色浓度差、研磨费时等难题。颜料的易分散化是需求者最希望获得的特性,如奶粉和速溶咖啡的出现,只要搅拌就会很容易地分散于媒体中的颜料,是使用者最为理想的状态。可以不夸张地说,由于颜料色片的出现和表面处理的工业化发展,加上新型分散剂的开发和分散机的进步,颜料的分散变得比往年更加地容易了。本身,粉体颜料飞散所致粉尘污染,从作业环境来看绝不是一件好事,所以,通过颜料的珠粒化、颗粒化、片状化及添加飞散防止剂等手段,使得非飞散性且容易计量的颜料得以普及,这也是颜料色片生存和发展的土壤。

今后随着使用者需求的多样化,逐渐需要以多品种、少批量生产来迎合市场。由于多品种、少批量生产一定会提高制品的成本,所以,由特定颜料色片制造商集中生产颜料色片制品,各油墨制造商以自己的品牌和销售途径提供给需求者的方法会日趋增加,这是大势所趋。

4、颜料色片在开发、销售过程中的几个问题

(1)印刷油墨工业在需要其性能时会采用高档有机颜料。就好比用红122来替代光稳定性不够的颜料红57;在需要降低铜含量时,用颜料蓝16和蓝79来替代颜料蓝15。这也就要求颜料色片生产厂家时时刻刻踏准节奏,及时推出适合市场的新产品。业内有学者指出,未来有机颜料的发展趋势无怪乎以下几个方面:新型化学结构的有机颜料、金属络盐颜料、偶合(Co-coupling)偶氮颜料、固溶体颜料、粒度分布调整颜料、结晶形调整颜料、颜料改质剂,这同时也是给颜料色片指明了一条道路。

(2)当然,我们也不希望看到一窝蜂地上颜料色片生产线,毕竟这是只有在制造中高档油墨时油墨生产商才会考虑的。省工省时、性能超群是一点不假,但国内真正能理解的还是不多,推广应用起来还是有一定的困难。许多新开业的颜料色片生产厂家开工率不足,就是很好的一个说明。

有句俗话:中国人想要的一定贵,中国人能做的一定便宜。我们不希望这句话在颜料色片生产领域也一样的应验。在低层次地领域竞争,只会对这个行业产生最负面的影响。图一时之利的后果大家一定都明白。

从有外资背景的珠海芳迪亚(Frontier printing inks Zhuhai)1996年建厂开始,虽然国内对颜料色片的研究开发已有近10年的历史,由于一直以国外市场为主要的终端客户,在国内还没有形成潮流之势。星星之火,可以燎原。

从笔者浅显地经验来讲,我国颜料色片工业可用一句话概括:发展快、差距小、前景广。颜料色片在国外发展也只不过几十年的历史,中国改革开放使我国颜料色片工业一起步就紧跟世界发展的潮流。芳迪亚全套引进了世界先进生产设备和生产技术,进口质量优异的颜料和分散剂,可以生产世界一流水平的颜料色片。因此可以说中国颜料色片工业水平与世界水平差距不大。然而中国与外国颜料色片工业不同,国外颜料色片工业由极少数的几个跨国公司垄断生产,反观国内,我国颜料色片生产还没有形成凝聚的核心力量。相反由于中国知识产权保护不力,市场竞争规则不齐全,导致颜料色片生产厂家如雨后春笋般的诞生,特别在珠三角,质量参差不齐,给油墨业内客户造成中国颜料色片整体水平不高的错觉。加上众多厂家参与市场竞争,一定会导致颜料色片价格不断振荡向下,以致于投资中国的国外公司也不得不参于颜料色片价格大战。对使用者而言,色片不同于一般的生活资料,并非越便宜越好,他们要求的是质量性价比优异的产品,一味地在价格上做文章,是非长久之计。

随着颜料色片行业竞争加剧,中国颜料色片工业将被迫进入调整,其必将按照世界发展规律运行,一场真正的较量也将会烽烟四起。

(四)色浆的生产和前景

1、浆状颜料的品种

一种颜料可以同多种基料配成含不同基料的色浆,反而言之,多种颜料又可以同一种基料配成色谱齐全的各种色浆,由此可见,每一种基料可以形成一个系列。如以中油度豆油醇酸树脂为例,可以配成黑、黄、桔黄、红、紫红、红紫、蓝、绿等各类浆状颜料,其中黄、红、蓝的大类,又可以选用不同色相、不同耐性的颜料品种,形成一类含有接近20个的浆状颜料品种。

配制浆状颜料的基料,除了上述的中油度醇酸树脂以外,也可以是短油度醇酸树脂、长油度的亚麻油醇酸树脂、不干性短油醇酸树脂、热塑性丙烯酸树脂以及增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、烃类的氯化物等溶剂,甚至有加入非离子型表面活性剂的水。所选用的颜料有碳黑、异吲哚啉黄、透明氧化铁黄、单偶氮黄、偶氮红、苝红、铁蓝、α稳定性型酞菁蓝、β型酞菁蓝、酞菁绿、二噁嗪紫等耐性高的品种。为了解决粉尘飞扬,也有把在生产或使用中易造成职业中毒的有毒颜料品种如铅铬黄、钼铬红、锌铬黄、铬酸锶等制成色浆,从而解决车间的劳动保护问题。实际上几乎所有的颜料品种都可能制成色浆,因此浆状颜料开发的空间是很大的。

浆状颜料除用于水性涂料以外,也用于溶剂型油漆行业、橡胶行业,以及化纤着色、塑料行业等。各种用途有其特殊的要求,如水浆钛白已用于造纸行业,由于其使用方便、可用槽车运输、成本低,已推广到其它造纸用的填充料生产中。

2、浆状颜料的生产过程简述

浆状颜料的生产要用颜料挤水的工艺,即颜料在沉淀之后经过吸滤或压滤的工序,先形成含颜料份在20—80%的颜料滤饼,不经过干燥直接使颜料颗粒表面从水相转向非水相。颜料挤水的工艺就是将颜料滤饼加入至非水相的基料如油、溶剂、树脂等中,在捏和机中进行捏和,直至基料进入颜料颗粒表面成为厚浆,而将水排出在厚浆之外。大量的排出水可以倾出,剩余的水分可在真空条件下在50摄氏度左右全部排出。有些颜料的亲水性较强,可以通过适当添加一些表面活性剂,来帮助排水。捏和机属一类通用机械,有一对强力的Z字体的卧式搅拌浆,因物料的粘性大,转速不能太快,功率消耗也较高。捏和机里有倾角的装置,可以及时倾出所排出的水分,并有密封盖,可以抽真空,有夹套可供加热。捏和机的物料容积一般为2立方米的,也有达到4立方米的大型机。

制成的浆状颜料需经过测试,确定颜料份、水分含量,并在类似捏和机的混和设备中添加定量的基料,使包装前的浆状颜料,其颜料含量在规定范围之内,合格后进行包装。捏和机械设备庞大,添置不易,所以又有其它的挤水设备出现,如采用排水槽、排水锅等设备,也能制成浆状颜料,但排水效率不及捏和机。

有些昂贵的有机颜料以异丙醇作为颜料含水滤饼的洗涤剂,等水分全部进入溶剂中,则含溶剂的颜料滤饼就可直接分散到树脂基料之中,洗涤用的含水溶剂可经过分馏而回收再用。此外,也可直接以超微细度的粉末颜料,加入到高粘度的基料中,经过高速搅拌,制成浆状颜料。所有的这些,说明制造浆状颜料的工艺,还在不断改进发展之中。如采用高速分散、以及高效新型的分散设备,有可能制出低成本、高质量的浆状颜料。

3、浆状颜料生产和开发的前景

浆状颜料是颜料生产厂家深加工后的一种商品化产品。由于易于分散,节约了油墨、涂料生产厂的研磨时间和生产成本,理应能受到涂料等行业的欢迎。但到当前为止,除了铝粉浆以外,市场上供应的浆状料寥寥无几,有些浆状颜料是以干粉颜料在砂磨机加工分散成厚的色浆,而非以颜料滤饼的挤水工艺制成。

在市场经济日趋成熟的形热下,涂料厂对颜料厂产质量的要求也越来越高,市场竞争加剧,只有高质量的产品才会有销路。为了开发适销对路的产品,颜料厂家应尽快把开发浆状颜料安排到开发新产品的议事日程上来。

浆状颜料虽非新生事物,但发展的空间应该说不小,特别是在有毒有害含有重金属的无机颜料,如铅铬黄、钼铬红、锌铬黄等,应尽快制浆状商品,以避免在生产和使用中出现的员工中毒现象。浆状颜料,的确可以说是一项具有方向性的措施。除了水性涂料可用浆状颜料外,溶剂型油漆行业也需要浆状颜为,只要把相应的基料换成各类调漆油即可。此外,橡胶行业也可用浆状颜料着色,塑料行业用含有相应用增塑剂的浆状颜料会非常方便,将成为必不可少的着色剂。因此,浆状颜料的发展前景是很广阔的。

4、浆状颜料开发过程中应注意的几个方面

浆状颜料的品种繁多,每种基料可自成系列,如无现代化的科学管理方法跟上去,很难制成客户满意的品种。浆状颜料的保存期又短于粉状颜料,在销售环节上也要缩短保存期,保管上也因含有易燃物品(如油类、溶剂、树脂等),有防火的要求。所以对出口不利,最好是在国内对口使用。

浆状颜料应制定出合理的产品标准,如含颜料的百分比,颜料、基料的品种也应向客户清楚交代。各项指标如着色力、遮盖力及各种耐性指标应达到或超过原粉状颜料的指标,绝不容许粗制滥造,使客户上当,砸了浆状颜料的牌子。再说生产了不合格的浆状颜料,销不出去,长期堆放在仓库中,必然会变质报废,造成不必要的经济损失。为了开发客户需要的对路产品,颜料技术人员也应熟悉涂料及有关行业的生产技术,使产品在出厂之前就能做好多项应用试验,以充实的资料向客户推荐,在听取客户的意见前提下,不断改进产品的内在质量,根据客户的需要继续开发新的品种,保证客户能满意,同时也使自己产品的销路有保证。

(五)色母粒的生产和前景

1、制造和使用色母粒的优势

(1)使添加剂具有良好的分散状态。许多添加剂必须均匀分散于树脂中,才能显示它的功效。因此有些添加剂在使用前要进行预处理——即分散处理。例如颜料,它在塑料中显色,完全是依靠它的颗粒表面对可见光选择性吸收与反射的效应。因此颜料的颗粒大小,就对塑料着色力起了很大的影响。又例如紫外线吸收剂,若加入到塑料制品中不能很好分散,就不会有理想的紫外线吸收效果,必须增大添加量,则将会引起成本的增加。经过预处理的颜料或添加剂,它在储存中会因吸收水分而絮凝,使着色力和效力下降。因此,必须分散固定于载体树脂中制作成母粒,就可以保持颜料配色的稳定,使添加剂保持效能的最大发挥。

(2)保持添加剂的化学稳定性。有些添加剂直接与空气长期接触,会发生氧化、吸潮等问题。因此做成母粒可以起到品质的长期保持作用。因为树脂基本起到了将它和空气、水分隔离的作用。

(3)保持正确稳定的添加量。从加工工艺上来说,粉末状的添加剂和树脂因两者颗粒相差较大,因此常常发生添加量不均匀的现象。而母粒与树脂颗粒直径相近,因此添加量可以保持稳定。

(4)添加工艺方便,保持环境清洁,有利于生产高品质的制品。

2、色母粒的组成

色母粒是一种高浓并高效的颜料配制品。即采用特殊处理技术将颜料高浓度均匀稳定的散在载体树脂中。一般而言色母粒的主要组成为着色剂,分散剂,载体三大部分。

(1)着色剂:顾名思义这是色母粒最主要的组成部分。聚烯烃(俗称软胶)色母粒采用着色剂是颜料。根据用途不同选择各种不同性能颜料,其中包括有机颜料和无机颜料。

工程塑料(俗称硬胶)色母粒可采用溶剂染料和部分高级有机颜料及部分耐高温的无机颜料。一般来

说染料不可用于聚烯烃着色,否则会引起严重迁移,如要使用必须非常慎重并注意控制用量。

(2)分散剂:分散剂主要对颜料表面进行润湿,有利于颜料进一步分散,并稳定在树脂中。同时它必须与树脂相溶性好,不影响着色产品品质。软胶分散剂一般采用低分子聚乙烯,硬脂酸锌等。硬胶色母粒分散剂一般采用有极性低分子量聚乙烯,硬脂酸镁等。

(3)载体:载体是使颜料均匀分布并使色母粒呈颗粒状。选择载体需考虑与被着色树脂的相容性,还要考虑色母粒应有良好分散性。因此载体的流动性应大于被着色树脂,同时被着色后不影响产品质量。一般载体树脂可采用分子量低于被着色树脂同类聚合物。

有的色母粒为了特殊需求,其组成还有一些添加剂。为了提高色母粒的耐热性,耐晒性可加入抗氧剂1010,DLTP ,264等。为了提高色母粒的耐光性,耐老化性,可加入抗紫外剂,如UV531,UV326等。

3、主要的生产工艺

根据颜料分散的基本理论应运而生各种色母粒加工设备和生产工艺。主要解决颜料的润湿,分散,分散稳定性。其追求目标是高质量,高产量,低能耗,低成本。对林林总总的加工工艺概括而言主要为干法生产工艺法和湿法生产工艺法。

干法生产工艺法主要是利用助剂对颜料表面进行处理,利用树脂熔体粘度对颜料进行剪切,分散,混炼的稳定化处理。目前最典型的是高速混合机和双螺杆挤出机配套加工工艺以及密炼机加工工艺。

湿法生产工艺法则是利用介质(溶剂和水)采用机械力将颜料进行超细分散及表面润湿处理。利用颜料亲油的特性,采用转相技术将颜料转入分散剂相并稳定化。目前最典型为捏和转相法和三辊油墨法。

其生产原理:以水为介质,将颜料聚乙烯腊和表面活性剂在一定转速、温度、PH值,使已分散的颜料从水相转入油相,并被聚乙烯腊包覆,形成0.1至3mm粒子。北京某树脂研究所全套引进了流水线及生产技术后并成功采用国产颜料。采用该工艺流程生产半制品------颜料预分散料供应上市,取得良好经济效益。该工艺生产的产品质量好,主要用于PP纤维纺丝色母,相对成本较高。

熔体剪切法就是通过树脂传递高剪切应力,从而达到分散目的的方法。通常塑料在其接近软化点时,能产生很大的内部剪切应力。密炼机工艺就是采用上述原理。其两个转子呈羽翼形,当两个转子相向转动时,可使物料上下和左右翻滚进行混炼,并使物料产生大的摩擦力。剪切力使颜料凝聚体被切割、拉开和分散。由于混炼时,上顶栓落下,密闭加压,从而使物料混合均匀。熔融剪切分散的好坏与能否产生合适的剪切力有关,而剪切力大小是与聚合物的粘度成正比,聚合物的粘度又直接取决于加工温度,因此选择合适温度直接影响颜料分散的好坏其产品质量与比能(消耗电压/产出量)和剪切速率(螺杆与密炼室最小间隙/螺杆最大线速度)有关。该工艺最适用于碳黑母粒生产。世界最大黑色母粒生产厂如美国卡博特公司(CABOT)就采用该工艺路线。

4、色母粒的发展方向

我国塑料行业的快速发展必将带动色母粒行业的发展,色母粒产品具有广阔的应用前景。色母粒向颜料高浓度方向发展以降低最终产品的着色成本,色母粒与添加剂相结合开发多功能的产品是色母粒今后的发展方向。针对该产品的生产现状,色母粒行业协会拟提出以下建议:

(1)国内生产企业应联合上游企业和科研究院校开发适于色母粒应用的颜料和分散剂,增加产品品种,提高产品的技术含量,使色母粒产品向高质量方向发展。

(2)色母粒生产企业应充分利用色母粒专业委员会提供的信息,加强沟通和合作,制订行业标准,净化市场,使竞争变得有序,促进行业健康发展。

(3)市场对色母粒需求的特征表现为高度的分散化和专门化,生产企业应对市场需求进行细化,拓宽色母粒产品的应用领域,开发多功能和高技术含量的色母粒产品,以满足市场的需要。

(4)中国融入WTO以后,国外企业纷纷进入中国市场,这些企业在为我国色母粒行业注入新活力的同时也加剧了市场的竞争,国内企业只有不断完善自我,不断创新,在提高产品的技术含量上下功夫,才能在竞争中立于不败之地。

有业内专家不客气地指出,目前国内色母粒行业开工不足,其原因在于,除新建生产装置增速过快,产品订单不足等市场客观因素外,还有一重要的主观因素,即国产色母粒产品结构单一,品种不全,通用型产品占据很大比重,而高浓度和超高浓度、多功能性色母粒和细纤维用色母粒所占比重较少。反观色母粒技术水平较高的国外,颜料、分散剂等原材料品种齐全,已形成了系列化和专业公产品结构。所以,我国色母粒生产企业应苦练内功,拓宽现有原材料和辅助原材料的应用范围,开发高技术含量的色母粒产品,这是国内色母粒生产企业摆脱发展困境的有效途径。

(六)小结

未来颜料分散将朝着多功能化、高颜料含量和高技术含量方向发展。生产企业应提高产品的技术含量,使其产品向高质量方向发展,尽快多开发新品,拓宽应用领域,使多功能和高技术含量的颜料预分散颜料产品全力满足市场的需要,满足国内所有下游。

(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)

颜料性能及分散理论

颜料与涂料之——颜料性能及分散理论 第一节颜料的性能 涂料用的任何颜料都应起到下列作用的一部分或全部: (1) 使涂料具有色彩; (2) 能遮没被涂物原来的颜色; (3) 增加涂膜的强度; (4) 改进涂膜的附着力; (5) 提高涂膜的耐久性和耐候性; (6) 降低光泽; (7) 调整流动性和施工性能。 为了选择一种颜料以起到上述七个作用中人们所希望的几种,我们就必须知道颜料的下列性质: (1) 着色力; (2) 耐光牢度; (3) 渗色性; (4) 遮盖力; (5) 折射率; (6) 颗粒大小; (7) 颗粒形状; (8) 相对密度; (9) 化学反应性; (10) 热稳定性。 一、着色力 大多数色漆中都含有白色颜料,它和彩色颜料一起使用,将涂料的颜色调节到适当的浅色或中间色调。如果要用较多的着色颜料才能和一定量的白色颜料一起调配到规定的色调,我们就说这种颜料的着色力较差。颜料的着色力与它有相似色相的标准颜料的着色力有一定的关系。如果测定了各有关数值,那么有下列关系式: 获得规定色调所需要的待测颜料的数量= 所需要的标准颜料的数量×(标准颜料的着色力/待测颜料的着色力) 颜料的着色力与它的遮盖力无关,因为测定颜料的着色力时,色调的比较是在涂膜有足够的厚度能完全遮盖底材时进行的。较为透明(遮盖力低)的颜料能有很高的着色力。着色力这个术语有时也用在白色颜料上。用一种着色颜料和几种不同的白色颜料在给定的色调上进行比较,就能知道这几种白色颜料着色力的大小。 二、耐久度 颜料如仅能给涂料以良好的原始色泽是不够的,涂膜的色泽必须耐久,最好能保持到涂膜本身破坏时为止。许多颜料在光的作用下会褪色、发暗或者色相变坏。这是由于阳光中的紫外线有足够大的能量使受到照射的颜料中的某些化学键断裂,因而改变了颜料的化学结构。化学结构的改变意味着吸收可见光光谱中不同波长的光波的能力的改变,结果就造成颜色的消褪及色相的改变。另一方面,如果颜料能吸收紫外线而本身不发生化学键断裂等变化,它就还会对基料起到保护作用。这时吸收的能量就以热的形式无害地消散。 三、渗色性 并不是所有颜料在各种溶剂中都是完全不溶解的。色漆如使用得当(底材合适),其色泽是能令人十分满意的。但是如果用白漆在红漆底层上写字,写出来的字却成了粉红色,这就发生问题了。发生这种情况是由于白漆中的溶剂溶解了一部分红漆底层上的红颜料并将它带到白漆层中来的缘故。这种现象称为“渗色”。虽然从理论上来说任何颜色的颜料都有可能发生这种问题,但是在实际上,红色有机颜料特别容易渗色。

颜料细化与彩色滤光片

颜料细化与彩色滤光片 颜料细化与彩色滤光片 1、综述 彩色滤光片(Color filter)是液晶显示器重要组成部件,液晶显示器能呈现彩色的影像,主要依靠彩色滤光片。背光源的白光透过液晶层,照射到彩色滤光片,通过彩色滤光片对应每个象素上的红、绿、蓝三色颜料光阻,形成红、绿、蓝光,最后在人眼中混合形成彩色影像。如图1-1所示。彩色滤光片在TFT—LCD显示面板中的成本比重较大,以15in面板材料成本来看,彩色滤光片占24%左右,是占面板成本比重最大的零组件。 由于用彩色滤光片实现彩色显示非常方便,而且三基色(R,G,B)彩膜在各自特定的光谱范围内具有比较理想的光谱透过率曲线,可获得相当高的色纯度和比较宽阔的彩色再现范围,因此,这种方式已成为液晶显示多色化或全色化的主要方式,尤其在便携式信息终端领域。可见,彩色滤光片的质量及其技术发展对液晶显示器的质量至关重要。 1.1彩色滤光片的性能 彩色层的材料和工艺决定了彩色滤光片的光谱特性、平整度及耐热、耐光和耐化学腐蚀性。对彩色滤光片性能的要求如下。 色纯度和透过率反映显示器件表现色彩的能力和范围。高色纯度和高透过率是TFT- LCD 显示色彩丰富逼真的高画质图象所必备的性能指标。构成彩色层的颜料和颜料光阻是影响色纯度和透过率的决定性因素。应尽可能选择谱峰比较尖锐的颜料,滤掉不必要的波长的光。R 、G 、B 三基色的透射光谱应适中,透射波长范围不能太窄、否则彩色层的透光度太低;透射波长范围也不能太宽、否则三基色光谱将发生重迭,使滤色层的彩色还原能力变差。因此,颜料及颜料光阻的合理选型很重要。 1.2颜料光阻 光阻剂(Photo Resist)是一种感光材料,广泛被使用在半导体及TFT—LCD面板生产线的微影制程;主要成分包括光阻颜料、树脂、溶剂及其他添加剂。 光阻剂有正负型之分,正型光阻分子键被光线照射后会断裂,因此暴露在光线照射的部分易溶于显影液中,一般被应用在TFT Array制程;而负型光阻的分子键,则会因为光线的照射而产生交联(Cross Link)而紧密结合,所以在黄光制程中,被光罩遮蔽的部分,分子间因没有产生交联作用,将被溶于显影液中洗去。目前在TFT产业中,应用于彩色滤光片的光阻属于负型光阻。 表1 颜料光阻的组成 1.3颜料细化

【CN109867983A】利用金属催化剂的纳米颜料分散性提高方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910182921.7 (22)申请日 2019.03.12 (71)申请人 浙江纳美新材料股份有限公司 地址 313300 浙江省湖州市安吉县皈山乡 孝源村北山工业园 (72)发明人 何贵平 朱萌 王群 李明峰  王荣文 刘彦雷  (74)专利代理机构 杭州千克知识产权代理有限 公司 33246 代理人 裴金华 (51)Int.Cl. C09B 67/20(2006.01) C09B 67/46(2006.01) (54)发明名称 利用金属催化剂的纳米颜料分散性提高方 法 (57)摘要 本发明属于材料加工技术领域,尤其涉及一 种利用金属催化剂的纳米颜料分散性提高方法。 本发明通过颜料体系中添加由磺酰基化合物和 无机氯盐催化剂组成的金属催化分散剂的方式, 达到晶粒为300nm以下的颜料稳定分散的效果。 本发明具有微细化纳米颜料分散效果好,聚合、 结晶现象少,粘度低、触变性低,涂膜光泽好、透 明性高,以及最终的纳米颜料分散液制备简单方 便的优点,该纳米颜料分散液不仅可以用于凹印 油墨印刷、汽车行业以及木材行业等一般用途, 还可以用于磁条背面涂布、喷墨打印机用墨水以 及彩色滤镜用墨水等。权利要求书1页 说明书4页CN 109867983 A 2019.06.11 C N 109867983 A

权 利 要 求 书1/1页CN 109867983 A 1.利用金属催化剂的纳米颜料分散性提高方法,其特征在于依次包括以下步骤: S1、将微细化后的纳米颜料、金属催化分散剂以及去离子水混合,得到初步分散液; S2、在所述初步分散液中加入辅助分散剂,得到中期分散液; S3、对所述中期分散液进行物理分散,得到后期分散液; S4、对所述后期分散液进行加热保温处理,得到最终的纳米颜料分散液, 所述金属催化分散剂包括无机氯盐和磺酰基化合物。 2.根据权利要求1所述的利用金属催化剂的纳米颜料分散性提高方法,其特征在于:步骤S1中,所述无机氯盐包括氯化铝、氯化锌、氯化钠、氯化钾以及氯化氨中的一种或多种混合物;所述磺酰基化合物包括苯磺酸、p-甲苯磺酸以及4-氨基苯磺酸中的一种或多种混合物。 3.根据权利要求1所述的利用金属催化剂的纳米颜料分散性提高方法,其特征在于:步骤S1中,所述纳米颜料为晶粒小于300nm的一种或多种颜料混合物。 4.根据权利要求1所述的利用金属催化剂的纳米颜料分散性提高方法,其特征在于:步骤S1中,所述纳米颜料与所述磺酰基化合物的重量比为1:0.12-1:0.15;所述磺酰基化合物与所述无机氯盐的重量比为1:0.63-1:0.72。 5.根据权利要求1所述的利用金属催化剂的纳米颜料分散性提高方法,其特征在于:步骤S2中,所述辅助分散剂包括胺类分散剂或聚醚类分散剂中的一种或多种混合物,所述辅助分散剂与所述金属催化分散剂的重量比为0.15:1-0.22:1。 6.根据权利要求1所述的利用金属催化剂的纳米颜料分散性提高方法,其特征在于:步骤S3中,所述物理分散工艺依次包括搅拌机预分散和超声波分散机主分散两步,所述搅拌机预分散工艺中转速为400-500rpm,时间为40-45min。 7.根据权利要求6所述的利用金属催化剂的纳米颜料分散性提高方法,其特征在于:所述超声波分散机主分散工艺中,超声波功率为85-100KHz,分散液温度为45-60℃,分散时间为2-2.5min。 8.根据权利要求1所述的利用金属催化剂的纳米颜料分散性提高方法,其特征在于:步骤S4中,加热保温处理工艺的温度为30-80℃,时间为18h-240h。 9.根据权利要求1所述的利用金属催化剂的纳米颜料分散性提高方法,其特征在于:步骤S1中,所述纳米颜料包括蒽醌、恶嗪、DPP、异吲哚啉、异吲哚啉酮、二萘嵌苯、芘酮、喹吖啶酮 、喹酞酮、硫靛蓝、偶氮色淀、萘酚、色酚AS、苯并咪唑酮、缩合重氮以及酞青蓝中的一种或多种混合物。 10.根据权利要求1所述的利用金属催化剂的纳米颜料分散性提高方法,其特征在于:步骤S1中,所述去离子水可以换成能溶解无机氯盐的有机溶剂。 2

颜料分散性

分散性是指颜料在塑料着色过程中均匀分散在塑料中的能力,这里的分散性是指将颜料润湿后减少其凝聚体和附集体尺寸到理想尺寸大小的能力。在塑料加工温度下可以完全溶解于塑料中的着色剂被定义为染料。所以溶剂染料在塑料着色中原则上没有分散性的概念。与染料相反,颜料在塑料中着色呈现高度分散微粒状态,所以始终以原来的晶体状态存在。正因为如此,颜料的晶体粒子状态与分散性有很大的关系。 颜料分散性好坏不仅影响着色力和色光,还对塑料制品的光学性能有直接影响。 颜料的分散不好着色不匀,产生条痕或色点不仅影响着色产品外观,更严重影响着色成品的力学性能。更重要的是:颜料分散性好坏影响它在塑料加工中的应用价值,特别在化纤纺丝和超薄薄膜中的应用。颜料在熔融挤出工艺中所受到剪切力相对于颜料在油墨、涂料加工工艺中要小的多。而且颜料在超薄薄膜、纤维纺丝中分散的要求远远比油墨和涂料高得多。因此颜料在塑料中的分散性是颜料在塑料中应用的一个特别重要的指标。 一,颜料的分散性与表面性能 颜料的分散性与颜料的表面性质有关,有机颜料颗粒的表面特性与颜料分子堆积、排列方式有关,不同粒子晶体结构显示不同表面性能。 按照相似相容的原理,如果颜料表面是非极性的,那么应用于非极性的塑料中就非常容易分散,反之如果颜料表面呈极性,那么应用在水性涂料和高极性喷墨墨水中就非常容易分散。 二,颜料分散性与粒径大小、粒径分布 同样结构有机颜料其分散性与原始粒径大小也有很大关系,当颜料原始粒径降低,其透明度提高,分散性降低。颜料原始粒径大小对分散性影响在于颜料小颗粒填充较大的颗粒之间的并使聚集体排列更加紧密,以至于润湿剂(聚合物)不能渗透,颜料颗粒不能充分润湿包覆,在分散过程中剪切应力达不到颜料表面,使聚集体在最终产品中依然大量存在。 颜料分散性与颜料粒子分布有关,颜料粒子均匀分布较窄,用在纺丝着色时颜料容易分散。

颜料预分散的生产工艺

深圳晨美颜料色母粒有限公司 主要生产塑胶颜料、色母粒、荧光粉、pvc色浆、 pvc/pu色片色砂、、硅胶色胶色母产品 及代客配色/抽粒加工服务。 颜料预分散的生产工艺 颜料分散前的形态,通过生产过程得到的原始颜料称为湿滤饼,还需进一步商品化处理,包括粉碎和干燥等过程。在干燥过程中,较细的颜料颗粒会产生凝聚,使其粒径较原始颗粒大许多倍,因而不能直接用于着色,必须要进行分散处理。颜料的质量,除了色光、着色力、遮盖力、各种耐性等性能要求以外,分散性或易研磨性是一项很重要的指标。颜料的分散性直接关系到所生产的油墨和涂料的色强、细度、光泽度等重要的质量指标,分散效果好的还可以缩短生产涂料时的研磨工时。 (一)颜料的分散 一般商品颜料颗粒是指比团聚体还大的粒子,粒径在250μm至750μm(相当于通过60至200目筛)。根据德国标准协会(German Standard Organization)命名法,认为颜料颗粒状态可分为:原生颗粒、凝聚体和团聚体。原生颗粒(German Standard Organization)是单晶、块状、球形或微晶组成的大晶体形式存在;凝聚体(Aggregates)是由原生颗粒表面彼此吸附而成;团聚体(Agglomerates)是由原生颗粒或凝聚体疏松的组合,或者是这两者在边、角上相互吸附而成的混合物。 作为使用者来讲,任何商品形式的颜料都要求容易均匀分散,能制成持久稳定、无凝聚、无沉降的悬浮物料。上世纪七十年代以来,颜料的加工处理技术已有很大发展,包括颜料颗粒的表面处理和颗粒的晶相调整等,但还不能满足使用者对其的要求。 一般情况下,颜料的分散过程可以分为三步:润湿→细化→稳定化混合分散。 第一步是使用润湿剂润湿颜料,使颜料之间的凝聚力减小,便于第二步颜料的粉碎和细化。粉碎细化后的颜料进一步再做包覆处理,由于颜料经分散细分后,粒径减小,表面积增大,颜料表面自由能也增加,造成细化的颜料不稳定性。所以,当机械研磨能去除以后,颜料粒会再凝集起来。为此,在颜料研磨后形成新的表面时,在其表面应吸附一层包覆层,使颜料的表面能降低。当带有包覆层颜料的结合体再度碰撞就不会凝聚起来。降低新形成的接口表面能,以便在进一步加工时,不至于使颜料产生再凝聚现象。第三步是将细化后的颜料在熔体中能均匀分散。由于细化了的颜料表面积增加,进而表面能提高,导致颜料的稳定性降低,颜料之间就容易相互凝聚起来,从而使表面能降低至稳定的状态。由于吸附了一层包覆层,也使能量下降,比之前的状态要稳定,所以达到了颜料细化的目的。 (二)颜料分散的办法

涂料调色中的颜料分散过程

涂料调色中的颜料分散过程 涂料的制备过程主要是物理分散和混合过程,包括配料、预分散、研磨分散、调和、调色(配色)和过滤包装,其中颜料的分散是制备色漆的关健步骤,颜料分散的优劣直接影响涂料的质量以及生产效率。 颜料的分散是制备色漆的关键步骤,颜料分散的好坏直接影响涂料的质量以及生产效率。颜料在漆料中分散是一个复杂的过程,这一过程至少包括颜料的润湿、研磨与分散、稳定三个过程。 漆料的黏度越低,颜料的浸湿速度越快。对于溶剂型涂料来讲,因漆料的表面张力通常小于颜料表面张力,故颜料易于浸湿。而对于水性涂料而言,因水的表面张力一般较有机颜料的表面张力大,浸湿困难,因此需加润湿分散剂以加快颜料的浸湿。 涂料中所用颜料的粒径较小,粒子间的范德华作用力易使其聚集在一起,因此浸湿后的颜料需在一定的机械外力作用下将较大颗粒的颜料进行粉碎,使其成为符合色漆工艺要求的细小粒子。 在涂料工业中,此过程通常在研磨条件下完成,其中研磨主要是剪切力。所谓的研磨并不是磨碎颜料的原始粒子,而是将颜料的聚集体破碎分散于漆料中。漆料的黏度越大,剪切力越大,有利于研磨,适当、适

量的润湿分散剂在此期间能起到提高研磨效率的作用,可加快颜料的解聚。 颜料分散以后,颜料粒子的表面能增加,具有相互聚集的趋势。因此,颜料分散过程中对已经解聚的颜料颗粒进行稳定也是一个非常重要的环节,否则涂料在储存和施工期间会重新絮凝,导致涂料质量降低。 颜料在漆料的分散体系中,主要通过电荷稳定和立体保护两种作用机理达到稳定。前者的方法是加入一些表面活性剂或无机分散剂,如多磷酸盐或羟基胺等,后者的方法是在溶剂型涂料中,加入一些长链的表面活性剂,可形成8~9nm的吸附层。 实际上,上述颜料的浸湿、分散、稳定三个过程并不是截然分开的,有时是同时发生、交替进行的。对于色漆分散体系而言,浸湿是基础,研磨是为了更充分的浸湿,分散后颜料的稳定才是最终的目的。

颜料分散体的稳定作用

颜料分散体的稳定作用 一个稳定的颜料分散体,应该在存放时不致发生下列三种现象: ①颜料发生沉降; ②颜料发生过分的絮凝,以致损害流变性和漆膜的表观; ③由于颜料与介质间的物理或化学作用导致体系粘度增加。 ⑴颜料的沉降 Stokes公式υ=2τ2(ρ1-ρ2)g/9η表述了球形粒子在液体介质中沉降的速度, 式中υ为下落速度,τ为粒子半径,ρ1为粒子密度,ρ2为液体密度,η为液体粘度,g 为重力加速度。尽管颜料的沉降并不完全符合这公式的要求,但可作为讨论的基础。从式中可以看出,υ随粒子半径的减少而降低,随粒子和介质的密度差减少而降低,也随粘度的 升高而降低,因此要尽可能用粒子半径小、密度低的颜料及高粘度的介质来防止沉降。、 当颜料吸附有低分子量聚合物或表面活性剂时,粒子的直径会增大,不利于防沉降,但同时粒子的密度下降,可防止沉降,两者相比,前面一种效应可忽略。当用高分子量聚合物时,粒子吸附层更厚,可使沉降速度加快,但因为厚的吸附层密度低且具有很好的空间保护效应,防止了絮凝,因此可防止沉降,即使有沉降,沉降层很疏松,不致有严重絮凝与聚集,经搅拌易于恢复分散状态。防止比重大的颜料沉降的一个方法,便是用表面活性剂处理,如用硬脂酸处理的碳酸钙。防止沉降的另一个方法是增加介质粘度,这可利用涂料的“触变性”取得,即当涂料放置时,粘度很高,可成冻胶状。为了使涂料有触变性可在涂料中加入触变剂或增稠剂,在溶剂型涂料中主要有氢化蓖麻油,有机膨润土(蒙脱土)和醇铝等。 ⑵颜料的絮凝 颜料的粒子在介质中不断的进行布朗运动,亦即热运动,每个粒子具有一定的动能。粒子和粒子间不断发生碰撞,如果粒子的动能可克服粒子间的斥力便可导致相互密切的接触,从而产生絮凝。对未稳定的分散体系絮凝的速度(以粒子数的半衰期表示)可用下面的式子表示:t1/2=3η/4kTn0式中t1/2为粒子数的半衰期,即粒子数减半所需的时间,η为介质粘度,k为波兹曼常数,T为温度,kT为粒子的平均动能,n0为起始的粒子数。由式中可以看到,提高粘度可减少絮凝。但实际上,单靠提高粘度并不足以稳定涂料中的分散体,重要的途径是防止粒子碰撞过程中的互相接触。

无纺布色母粒的生产工艺及其特点

无纺布色母粒主要组成部分一般分为着色剂、载体、分散剂三部分。它是上世纪开发的集塑料、纤维等着色新产品,是把颜料超常量均匀的载附于树脂中而制得的聚合物的复合物。 我国有330家生产色母粒的企业,其中塑料级色母粒厂已经达到了300家,纤维级色母粒厂为30家,这些色母粒生产厂主要分布在福建、广东、山东、浙江、江苏、上海、辽宁、天津、北京、河北等省市。近年来生产能力严重过剩,导致国内色母粒行业普遍开工不足,除新建生产装置增速过快,产品订单不足等因素外;其中重要因素是国产色母粒产品结构单一,品种不全,通用型产品占很大比重,而高浓度和超高浓度、多功能性色母粒及细旦纤维用色母粒所占比重较少。反观色母粒技术水平较高的国家,颜料、分散剂等原材料品种齐全,已形成了系列化和专业化产品结构。 在品种开发方面,我国色母粒生产厂家已经开发出了无纺布色母粒,黑色色母粒,化纤色母粒、薄膜用色母粒、电线电缆用色母粒、聚烯烃色母粒、PVC色母粒、注塑制品用色母粒。无纺布色母粒生产工艺一般分为:冲洗法、油墨法、捏合法、金属皂法这四种,下面就无纺布色母粒四种生产工艺做如下具体介绍: 1、冲洗法:是颜料、水和分散剂通过砂磨,使颜料颗粒小于1μm,并通过相转移法,使颜料转入油相,然后干燥制得色母粒。转相时需要用有机溶剂,以及相应的溶剂回收装置。 其流程:细色浆冲洗蒸发浓缩料干燥加入载体挤出造粒 2、油墨法:顾名思义,是在色母粒生产中采用油墨色浆的生产方法,即通过三辊研磨,在颜料表面包覆一层低分子保护层。研磨后的细色浆再和载体树脂混合,然后通过二辊塑炼机(也叫双辊开炼机)进行塑化,最后通过单螺杆或双螺杆挤出机进行造粒。 其流程如下:配料搅拌粗色浆三辊研磨细色浆二辊塑炼挤出造粒 3、金属皂法:是颜料经过研磨后粒度达到1μm左右,并在一定温度下加入皂液,使每个颜料颗粒表面层均匀地被皂液所润湿,形成一层皂化液,当金属盐溶液加入后与在颜料表面的皂化层化学反应而生成一层金属皂的保护层(硬脂酸镁),这样就使经磨细后的颜料颗粒不会引起絮凝现象,而保护一定的细度 4、捏合法:是将颜料和油性载体掺混后,利用颜料亲油这一特点,通过捏合使颜料从水相冲洗进入油相。同时又由油性载体将颜料表面包覆,使颜料分散稳定,防止颜料凝聚 丙纶无纺布色母料的特点: 1、丙纶无纺布色母料具有良好的品质稳定性,特佳的分散性,质量予以保证; 2、可直接与混合树脂使用,不污染容器,换色容易。该产品是选用优质的有机颜料和无机颜料及助剂制造而成,其特点是过滤性能好、颜色鲜艳、耐候性好、无迁移,特别适用于丙纶纺粘无纺布、丙纶长丝、丙纶短丝、丙纶BCF丝使用。 丙纶无纺布色母料使用配比及方法 无纺布色母粒可与原料树脂按一定的比例(具体按无纺布规格及用户要求而定),通过简单搅拌混合均匀(不需要加入任何助剂)直接使用,即可达到所要求的彩色效果。 丙纶无纺布色母料技术指标、序号、项目、技术指标 1 外观圆柱体颗粒均匀、色泽一致

颜料预分散生产工艺

颜料预分散的生产工艺 颜料分散前的形态,通过生产过程得到的原始颜料称为湿滤饼,还需进一步商品化处理,包括粉碎和干燥等过程。在干燥过程中,较细的颜料颗粒会产生凝聚,使其粒径较原始颗粒大许多倍,因而不能直接用于着色,必须要进行分散处理。颜料的质量,除了色光、着色力、遮盖力、各种耐性等性能要求以外,分散性或易研磨性是一项很重要的指标。颜料的分散性直接关系到所生产的油墨和涂料的色强、细度、光泽度等重要的质量指标,分散效果好的还可以缩短生产涂料时的研磨工时。 (一)颜料的分散 一般商品颜料颗粒是指比团聚体还大的粒子,粒径在250μm至750μm(相当于通过60至200目筛)。根据德国标准协会(German Standard Organization)命名法,认为颜料颗粒状态可分为:原生颗粒、凝聚体和团聚体。原生颗粒(German Standard Organization)是单晶、块状、球形或微晶组成的大晶体形式存在;凝聚体(Aggregates)是由原生颗粒表面彼此吸附而成;团聚体(Agglomerates)是由原生颗粒或凝聚体疏松的组合,或者是这两者在边、角上相互吸附而成的混合物。 作为使用者来讲,任何商品形式的颜料都要求容易均匀分散,能制成持久稳定、无凝聚、无沉降的悬浮物料。上世纪七十年代以来,颜料的加工处理技术已有很大发展,包括颜料颗粒的表面处理和颗粒的晶相调整等,但还不能满足使用者对其的要求。 一般情况下,颜料的分散过程可以分为三步:润湿→细化→稳定化混合分散。 第一步是使用润湿剂润湿颜料,使颜料之间的凝聚力减小,便于第二步颜料的粉碎和细化。粉碎细化后的颜料进一步再做包覆处理,由于颜料经分散细分后,粒径减小,表面积增大,颜料表面自由能也增加,造成细化的颜料不稳定性。所以,当机械研磨能去除以后,颜料粒会再凝集起来。为此,在颜料研磨后形成新的表面时,在其表面应吸附一层包覆层,使颜料的表面能降低。当带有包覆层颜料的结合体再度碰撞就不会凝聚起来。降低新形成的接口表面能,以便在进一步加工时,不至于使颜料产生再凝聚现象。第三步是将细化后的颜料在熔体中能均匀分散。由于细化了的颜料表面积增加,进而表面能提高,导致颜料的稳定性降低,颜料之间就容易相互凝聚起来,从而使表面能降低至稳定的状态。由于吸附了一层包覆层,也使能量下降,比之前的状态要稳定,所以达到了颜料细化的目的。 (二)颜料分散的办法 大体上讲,颜料的分散方法大致有下列三种:干混合法、融体剪切法和液体研磨法。干混合法是指颜料与树脂由低到高速强度下混合,颜料分散主要通过冲击研磨而实现的,其主要设备有高低速混合机;融体剪切法是指在捏合作用下,通过熔化树脂传递大剪切应力;液体研磨法则是指通过液态载体的冲击式剪切力来分散颜料。 目前,市场上能比较好地解决颜料分散性的产品主要有以下几种商品形式:预分散颜料色片、浆状颜料和色母粒等三种。除此之外,还有一些如色饼、色膏等针对性很强的产品。 一是由专业生产厂家将颜料加工成颜料色片(Pigmented chips,Color chips)。所谓颜料色片,也

水性涂料的颜料分散特性(日文)

水性涂料的颜料分散特性(日文)近年来,全球都高度关注环境问题。为适应形势,涂料业界从现在普遍使用的溶剂涂料到以VOC对策为目的的水性涂料的开发正以惊人的速度进行着。其中,如何保证作为化学特异溶媒的水系颜料的分散性尤其成为重要的研究课题。 关于颜料分散,一直都认为颜料的湿润,机械解碎,分散定性化这三个过 程同时进行的。 湿润过程是将颜料粒子/空气界面或颜料粒子/颜料粒子界面置换成颜料粒 子/树脂溶液界面。这时,树脂溶液向颜料粒子形成的凝集体中的微小间隙浸透, 这对于颜料分散来说很重要。 机械解碎过程是指,湿润的附着力变小的颜料粒子凝集体在せん断力和冲击力的作用下,变为更小的凝集体或一次粒子。 分散安定化的过程是指,为使解碎的颜料粒子不再凝集,在激发颜料粒子 间的斥力上下功夫。 至今为止,关于溶剂系,特别重视颜料的安定化,为了达到使颜料安定化 的目的,而以对颜料/树脂间的亲和性有巨大作用的酸碱基的相互作用和三次元 溶解性参数等为中心的研究已经展开。研究各种颜料分散剂或开发分散用树脂, 这些想法已被广泛采用。 另一方面,关于水系胶体的安定化过程,以DLVO理论为基础,认为在静电斥力作用下可以使水系胶体粒子安定化,这样的理论非常盛行。但是,由于实

用型水性涂料,1mol/l,10vol%,而且还混合了调色用的多种(异种电荷的)颜料粒子在其中,因此,实际上DLVO 1 理论中所说的只依靠双电层的静电斥力就能达到稳定分散是很困难的。 这样,在一般的乳胶涂料系里,使用苯乙烯-马来酸酸系,苯乙烯-丙烯基系等市场上销售的分散剂。还有,水溶性树脂涂料系也使用上述分散剂,或者是将媒介物中所含水溶性树脂作为分散用树脂使用。 目前,笔者们正在讨论,以胺中和型的阴离子性水溶性树脂或酸中和型的 阳离子性水溶性树脂为中心的水溶性树脂(尤指汽车用涂料系)的特性与分散的联系。其结果,在水相分散过程中,如何促进被水的特异性即 左右的湿润性或者如何使容易PH

预分散颜料的工业生产状况与发展前景分析

预分散颜料的工业生产状况与发展前景分析 摘要:介绍了分散颜料的近期进展,包括颜料的分散,颜料分散的办法,颜料色片的生产与前景,色浆的生产和前景,色浆的生产和前景,展望了分散染料今后的发展方向。 关键词:分散颜料;发展前景;用途 颜料分散前的形态,通过生产过程得到的原始颜料称为湿滤饼,还需进一步商品化处理,包括粉碎和干燥等过程。在干燥过程中,较细的颜料颗粒会产生凝聚,使其粒径较原始颗粒大许多倍,因而不能直接用于着色,必须要进行分散处理。颜料的质量,除了色光、着色力、遮盖力、各种耐性等性能要求以外,分散性或易研磨性是一项很重要的指标。颜料的分散性直接关系到所生产的油墨和涂料的色强、细度、光泽度等重要的质量指标,分散效果好的还可以缩短生产涂料时的研磨工时。 一、颜料的分散 一般商品颜料颗粒是指比团聚体还大的粒子,粒径在250μm至750μm(相当于通过60至200目筛)。根据德国标准协会(German Standard Organization)命名法,认为颜料颗粒状态可分为:原生颗粒、凝聚体和团聚体。原生颗粒(German Standard Organization)是单晶、块状、球形或微晶组成的大晶体形式存在;凝聚体(Aggregates)是由原生颗粒表面彼此吸附而成;团聚体(Agglomerates)是由原生颗粒或凝聚体疏松的组合,或者是这两者在边、角上相互吸附而成的混合物。作为使用者来讲,任何商品形式的颜料都要求容易均匀分散,能制成持久稳定、无凝聚、无沉降的悬浮物料。上世纪七十年代以来,颜料的加工处理技术已有很大发展,包括颜料颗粒的表面处理和颗粒的晶相调整等,但还不能满足使用者对其的要求。 一般情况下,颜料的分散过程可以分为三步:润湿→细化→稳定化混合分散。第一步是使用润湿剂润湿颜料,使颜料之间的凝聚力减小,便于第二步颜料的粉碎和细化。粉碎细化后的颜料进一步再做包覆处理,由于颜料经分散细分后,粒

C_I_颜料红254分散体制备及其在彩色滤光片中的应用_吕艳英

华东理工大学学报(自然科学版) Jour nal of East China U niver sity of S cien ce and T echnology (Natural Science Edition )Vol.34No.22008-04 收稿日期:2007-04-05 作者简介:吕艳英(1979-),女,硕士生。 通讯联系人:焦家俊,E -mail:jiaojj@https://www.360docs.net/doc/7c15877492.html, 文章编号:1006-3080(2008)02-0252-04 C.I.颜料红254分散体制备及其在彩色滤光片中的应用 吕艳英1, 杨久霞2, 李宏彦2, 焦家俊1 (1.华东理工大学化学与分子工程学院,上海200237;2.京东方科技集团股份有限公司,北京100016) 摘要:采用吡咯并吡咯二酮类C.I.颜料红254,以聚苯乙烯-聚丙烯酸二嵌段共聚物(PS -PAA)作为分散树脂,同时添加改性硅表面活性剂,在有机溶剂中搅拌、研磨分散。同时研究了球料比(质量比)、研磨时间对其分散效果的影响。结果表明:当球料比为1~1.2B 1,研磨时间为4h 时,可得 到平均粒径小于100nm 、粒度分布较窄的颜料分散体系。并采用激光动态散射法、扫描电镜、透射电镜、分光光度计对实验结果进行了表征。 关键词:颜料;彩色滤光片;颜料分散液;分散;粒径 中图分类号:T Q57文献标识码:A Preparation of the Dispersed Composition Containing C.I.Pigment Red 254and Its Application in Color Filter L B Yan -y ing 1, YA N G J iu -x ia 2, L I H ong-y an 2, J I A O J ia -j un 1 (1.S chool of Chemistry and M olecular E ngineer ing ,East China Univer sty of S cience and T echnology ,Shanghai 200237,China;2.BOE T echnology Gr oup Co.L td.,B eij ing 100016,China)Abstract:In this issue the m ethod of preparing pigment -dispersed co mpositions is illustrated,and the influencing factor s are analyzed.T he mentio ned pigment -dispersed compositions containing C.I.Pigm ent Red 254can be prepared using the block copolym ers of po lystyr ene and poly acrylic acid,accom panied w ith a modified silicon surfactant.After the pig ment,disper sing poly resin,sur factant and solvent ar e m ix ed in a hig h -speed m ixing m achine,the mixture is g rinded in a bead mill.The experiments show the average diameter of the dispersed pigm ents w ill be less than 100nm,and w ith nar row distr ibutio n,w hen the mass ratio of zir conia bead to the mix ture is 1~1.2B 1,and the process tim e is 4h.The char acteristics of the com po sitio ns are m easured by laser scattering m ethod,SEM and T EM. Key words:pig ment;co lor filter;pigm ent -dispersed compositions;disperse;par ticle diameter 彩色滤光片是液晶显示器件实现彩色显示的关键组成部分,当今液晶产业生产彩色滤光片的主流方法是使用彩色光阻的颜料分散法,该方法具有工艺稳定、成本低等优点[1~2] 。颜料光阻是颜料分散法制彩色滤光片的关键原料之一,其中所包含有机 颜料的充分有效分散和分散体的稳定[3~4]是保证制得高质量颜料光阻的前提条件,也是影响彩色滤光 片显示性能的重要因素。因而颜料分散液的制备具有重要意义。 关于有机颜料在油性体系中的分散体系组成与 252

有机颜料预分散制剂及其在粉末涂料工业中的应用

有机颜料预分散制剂及其在粉末涂料工业中的应用维普资讯 ////0>. 有机颜料预分散制剂及其 在粉末涂料工业中的应用 张昱斐 申化建常州涂料化工研究院 使用色覆于不饱和聚酯母料中的预分散有机颜料制剂具有许多较重要的好处,特别是对需作快速分散及在用有限设备环境中生产涂料的生产厂尤其。 一 旦?种颜料经审定具有诸如耐光得可再现的颜色匹配彩色粉末生‘。性,耐久性和耐热性之类所需最终使用多达 %需经挤出机重新加内情况弗 性能而适用于粉末涂料应用后,使用者非异常。 所面临的下一‘个问题即是该颜料的分散预分散色料 性问题,亦即其渗合八粉末产品中的难颜料制剂是有机颜料易问题在玻璃化温度 ?的种聚酯树腑的 用单螺杆或双螺杆挤出机生产粉末高性能分散体,它是以 ?种标准化的低涂料不可能得到色强度显现蛙大或显色落粉尘千粉状彩色粉末供给。其每种制 性一致的结果,这是由于预混合、挤出、剂适合于外用和内用粉末涂料的戍用轧层、研磨和混合等操作的特殊性所致所有颜料都要求有与同化艺拥适应的这在生产浅色调或灰色产品时尤为真切, 热稳定性,它们也有剥商品化粉末涂料

在这种场合彩色颜料的用量可小于所生体系中所用的树脂和同化剂催化剂具 有 产粉末总量的 %。化学稳定性。 使用长/径/ 比低的单螺杆或备彩色颜料经优化预分散于载体树 双螺杆挤出机在生产透明粉末涂料中会脂中确保实现该颜料初级粒子一所 同 有相对高的通过速率,但是当生产着色有的最大色强度。随着以水浸润或压滤的彩色粉末时,只能在较慢的速率下进饼形式有机颜料开始的预分散过藉进行, 行。此外,为使颜料更完全地分散并获结果使颜料粒子维持在其初级粒子形态 粉末涂料与涂装。维普资讯 ////. 形态这样优化的粒径使之能产生具有提高粉末涂料的总体质量,同也提高 高光泽的粉末涂料涂层。这种颜料制剂了生产效率: 成品是自由流动的,且儿乎无尘的。唯一 、挤出期间较好的流变学件质, 存在的尘埃是在装运和操作期间所 :生致较高的物料通过率。 的细粉所致、种完全分敞的颜料制剂旧使 用作颜料制剂载体杂质的聚酯树脂 用,结果色调均 ,批料加【问减少, 与在成品粉束涂料生产中所用的许多商每等磅颜料的着色强度较高,而成可 品基料体系具有宽范围的相容一潍。这种用于金属闪光和厚涂腆两类粉术滁 荆 聚酯树脂含有羧基,并且在聚酯/体 、分散体是标准化的 系及聚酯 /环氧混合型配方中是反应性低粉尘干粉制剂,这给予了加和预混

颜料分散机理

颜料分散机理的探讨及新的分散方法 1、传统分散方法和设备 颜料的分散和稳定,对涂料的最终性能和贮存稳定起着重要的作用。由于颜料和树脂体系的多样性,选择合适的分散工艺是一项复杂的工作。传统分散过程的影响新宿可以归结为三个变量:颜料、分散剂和分散设备。正确选择这三个变量可以得到一个好的颜料分散体。 对应颜料润湿的难易程度,把分散而消耗的能量定义为分散能,也就是说对于难润湿的颜料,只有分散设备能提供必要的分散能时,才能使它们完全展现其颜色和强度。按照所提供分散能的高低,分散设备排序如下:搅拌机<振荡磨<砂磨<球磨<三辊磨。在满足颜料对分散能的要求的前提下,分散设备设计的趋势是尽可能地提高产率,同时减少占地空间和降低能耗。 目前大批量涂料生产中应用最多的是砂磨机,分为立式和卧式。砂磨机的工作原理是利用高粘度泵,将预搅拌好的物料输送入研磨缸,研磨缸内充满研磨介质,可以是玻璃珠、氧化锆珠、钢珠等。通过叶片的告诉旋转,赋予研磨介质足够的动能,对物料施加剪切力和冲击力,实现对颜料的分散。其特点是效率高产量大,可连续生产,操作简单。对于一些难润湿的颜料,特别是小批量的生产,三辊磨是不错的选择。三辊磨通过水平的三根辊筒的表面相互挤压及不同速度的摩擦而达到研磨效果。特别适用于高黏度的物料及砂磨机难循环的物料。除了这些常规的分散设备,在纳米材料的分散中,常用到超声分散机。在颜料预分散体的制备中,捏合机和双辊机被广泛适用。 分散助剂的大量适用和不断改进,推动了分散效率的大幅度提高。同时也推动了分散过程的基础理论研究。分散剂从蓖麻又衍生物,到低相对分子质量的表面活性剂,现在被称为传统分散剂,发展到高相对分支质量的超分散剂。而且超分散剂的分子设计和合成技术也在不断改进。近年来,通过可控制游离基聚合技术,合成了具有更窄相对分子质量分布和更合理的分子链构造的新型分散剂,取得了非常好的分散效果。选择一种合适的分散剂,不仅可以大大缩短研磨时间,提高研磨效率,还可以降低色浆黏度,提高色强度。 对颜料进行表面处理,以改善颜料的润湿性能也是一个重要研究方向。如用偶联剂对无机颜料进行表面处理,对有机颜料用超分散剂进行处理,用乳液聚合的方法,将颜料粒子装进微胶囊中,都能大大提高颜料的润湿分散性能。近几年各大颜料供应商推出的颜料预分散体,称为色片或者色砂,应该说是一个重大改进。油墨生产中的挤水颜料,也是对传统分散方法的革命性进步。颜料预分散体和挤水颜料都可以在颜料滤饼的基础上加工而成,减少

超分散剂及其在颜料分散中的应用

第47卷第1期2009年1月 上海涂料 SHANCHAICOATINGS V01.47No.1 Jan.2009 超分散剂及其在颜料分散中的应用刘佳卢秀萍+吴蒙韩永(天津科技大学材料科学与化学工程学院300457) 摘要:使用超分散荆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。对超分散荆的结构特征、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 中图分类号:TQ630.4+95文献标识码:A文章编号:1009—1696(2009)01—0029—03 有机颜料由于其色谱齐全、着色强度高,色泽鲜艳以及应用简单等优点已广泛地应用于诸多下业领域,是生产彩色喷墨打印墨水不可缺少的着色材料。如何使用有机颜料作为着色剂来制备稳定的彩色喷墨打印墨水是目前研究的热点。研究表明:有机颜料的着色强度随其平均粒径的下降而增大,粒径减小将使颜料的比表面积增加,从而使其反射率增大,光散射也相应增大,从而得到一个最佳的粒径值(约100nln),高于或低于此值将使其着色力下降。然而,由于有机颜料通常是以凝聚体、聚集体等形态存在,且表面极性低,在水相中很难被润湿和分散。尤其是当颜料为纳米级时,颜料比表面积和表面能急剧增大,自动凝聚的倾向增加,导致有机颜料在水相中很难被分散成纳米级颗粒。 将有机颜料进行有效地分散需要对其进行表面改性,从而达到改变颜料的极性,提高颜料与溶剂的相容性,扩大其使用范围,增强其应用性能的目的。 1颜料分散技术及分散剂的作用 迄今为止,提高颜料在水性体系中的分散及分散稳定性的方法有多种,如松香处理法、颜料衍生物法、有机胺类处理法、添加分散剂法、等离子体处理法、超微粒子吸附法、微胶囊法等。其中添加分散剂法是使用最为广泛且分散效果较好的一种方法。 在颜料分散过程中加入分散剂是保持颜料分散稳【收稿日期】2008一11一19 【基金项目】天津市自然科学基金项目(033602311) 掌通讯联系人定的最有效方法,有些分散剂还兼有润湿作用,称作润湿分散剂。颜料分散剂主要通过以下两种作用保持颜料分散体的稳定: (1)电荷保护作用(双电层作用)。使颜料表面具有相同电荷,当微粒相互接触时由于带有相同电荷而相互排斥,带电微粒在库仑排斥力作用下维持了体系的稳定,其作用机理如图1所示。 图l电荷保护作用 (2)立体保护作用(空间位阻作用)。颜料微粒表面覆盖的聚合物对微粒起到机械隔离作用,使颗粒间的接触变为不可能。聚合物与水之问的强烈作用可以阻止颜料粒子过分接近,其作用机理见图2。 图2立体保护作用  万方数据

涂料颜料的分散和稳定化原理及配方设计

涂料颜料的分散和稳定化原理及配方设计 沈浩清华大学(深圳)研究院深圳51805 一、涂料的颜料研磨分散和稳定化原理 1.颜料在树脂中的分散 涂料是由树脂、颜料、溶剂和助剂组成的,有颜料的涂料叫色漆。初看起来,只要将树脂、颜料、溶剂等混合成均匀体系,将其涂布于工件表面上,形成一层均匀薄膜就可以了。但实际上要达到这一目的并非易事。在涂料体系中,相界面非常多,各组成间的相互作用十分复杂,这种体系极不稳定,容易发生分离现象。而色漆的生产就是要得到一个相对稳定的、分离现象被消除或大大延缓的液态体系。这种液态体系仍是非均相的,但看上去是均匀的,施工后的漆膜是均匀的,各部分的性能也是一致的。为此,色漆的生产必须通过有效的加工将颜料均匀地分散在树脂中,形成以颜料为分散相,以树脂为连续相的非均相分散体系。保证颜料始终处于良好的分散状态,是色漆制造的首要问题,也是难点和涂料制造的精彩部分。 2.颜料的分散过程 颜料在树脂中的分散过程比较复杂,它至少要经过三个过程,即润湿过程、解聚过程和稳定过程。这三个过程不是截然分开的,而是同时发生、交替进行的。三者的关系是:润湿是基础,解聚是为了更充分地润湿,而达到稳定状态是最终目的。 2.1 颜料的润湿过程 颜料颗粒表面一般都吸附着一层空气和水分,颗粒间的空隙也被空气所填充。颜料分散的首要前提是用树脂取代空气和水分,并在颜料的表面上形成一种新的色覆膜。这种用树脂取代空气和水分并在颜料表面形成新的色覆膜的过程称作润湿过程。不同的树脂种类对颜料的润湿不同,如醇酸树脂的润湿能力一般比丙烯酸树脂好。颜料的种类不同,其被润湿的能力也不同。在涂料中加入润湿分散剂助剂,能大大改善颜料的润湿。将漆浆静置过夜(预浸泡)再进行研磨,也有利于润湿分散。 2.2 颜料的解聚过程 涂料厂购入的颜料均以其原级粒子、附聚体和聚集体的混合体存在。原级粒子是颜料制造过程中形成的单个晶体或缔合晶体,粒径是微细的附聚体是原级粒子间以边和角相连接结合而成的结构松散的大的颜料粒子团。聚集体是原级粒子间以多面相结合或晶面成长在一起的结构紧密的大的颜料粒子团。附聚体大多是颜料生产在干燥和随后的干磨过程中形成的。聚集体是颜料生产的成熟化阶段形成的。附聚体和聚集体合称为颜粒的二次粒子。 仅仅将颜料润湿是不够的,因为这种大粒径而小表面积的粒子团不能形成稳定的分散状态,必须施以外加机械力将这种大颗粒解聚,使其恢复或接近恢复到原级粒子的大小,以颗粒大表面积的形式暴露在漆料中,并使其所有暴露出来的表面都被树脂润湿。这种借助外加机械力,将二次粒子恢复成或接近恢复成原级粒子的过程,叫解聚过程。 颜料的解聚是色漆制造中主要的、消耗能量最大的工序,它需要借助外界机械力才能进行,这种机械力由研磨分散设备提供,即通常所说的砂磨机、球磨机、三辊机和高速分散机等。研磨分散的效率将直接影响色漆生产线的单位时间产量和能量消耗。如何争取在尽量短的时间内消耗尽量少的能量和生产出尽量多而稳定性好的研磨色浆,是色漆生产时对颜料解聚效果所追求的目标。要提高研磨分散效率,通常需具备: (1)有个经过精心设计的色漆标准配色,包括树脂、颜料、适宜溶剂和润湿分散剂的正确选用; (2)以合理的研磨漆浆组成(即树脂、颜料和溶剂的适宜比例)进行研磨漆浆的分散作用; (3)结合色漆品种选用高效的研磨分散设备,提供设备的最佳参数和科学的操作方法,如高色素炭黑用球磨机研磨的效率高于砂磨机; (4)确定合理的工艺操作规程,正确操作,科学管理。

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