返回

颜钛键
颜钛云商
采购清单
最新问题
  
  • 一、原理

      当把水性树脂涂覆在基材表面时,其中一部分润湿剂在涂层的底部,它与被润湿的表面接触,亲油链段吸附在固体表面,亲水基向外伸向水中。把水和基材的接触,变成了水和润湿剂的亲水基团接触,形成了以润湿剂为中间层的夹层结构。使水相更容易铺展,从而达到润湿的目的。另一部分水性润湿剂,存在于液体的表面,其亲水基伸向液体水中,疏水基团暴露在空气中,形成单分子层,降低了涂层的表面张力,促使涂层更好的润湿基材,从而达到润湿的目的。

      二、水性润湿剂使用的一些经验

      在实际生产中,考虑树脂润湿能力时,不仅仅是考虑其静态表面张力的大小,而且还需要考虑动态表面张力的大小,因为树脂的涂覆的过程中,处于应力的作用下,这时动态表面张力越低,越有利于润湿。这时,润湿剂在涂料表面形成单分子层的速度越快,即形成定向分子层的速度越快,越有利于润湿。含氟类润湿剂主要降低的是静态表面张力,有机硅类润湿剂能够很好的降低动态表面张力,所以在实际应用的过程中,要根据实际情况,选择合适的润湿剂是非常重要的

      三、水性分散剂的作用

      水性分散剂的作用是使用润湿分散剂减少完成分散过程所需要的时间和能量,稳定所分散的颜料分散体,改性颜料粒子表面性质,调整颜料粒子的运动性。具体体现在以下几个方面:

      1、提升光泽,增加流平效果光泽实际主要取决涂料表面对光的散射(即一定的平整度即可。当然需检测仪器决定是否够平整,不但考虑原生粒子数目,形状,并考虑他们的结合方式),当粒子粒径小于入射光1/2(这个数值不确定)时,表现为折射光,光泽不会再提高,同理遮盖力依靠散射提供主要遮盖力的遮盖力也不会增加(除炭黑主要靠吸收光,有机颜料忘了)。注:该入射光是指可见光的范围流平说不好;但注意粒子原生数目减少,是减少其结构黏度,但比表面的增加会使自由树脂的数量减少,是否有平衡点说不好,但一般粉末涂料流平并不是越细越好。

      2、防止浮色发花。

      3、提高着色力注意着色力在自动调色系统中并非越高越好。

      4、降低粘度,增加颜料载入量。

      5、减少絮凝是这样的,但越细粒子表面能越高,需要越高吸附强度的分散剂,但吸附强度太高的分散剂可能造成对涂膜性能的不利。

      6、增加贮藏稳定性其实原因和上相似,一旦分散剂稳定强度不够,反而贮藏稳定性变差(当然从你的图片上看是没问题的)。

      7、增加展色性,增加颜色饱和度、增加透明度(有机颜料)或遮盖力(无机颜料)。

  • 颜料的分散对塑料着色有极其重要意义。颜料分散的最终效果不仅影响颜料的着色力,还影响着色制品的外观(例如斑点、条痕、光泽、色泽及透明度),也直接影响着色制品的质量,例如制品的强度、伸长率、耐老化性和电阻率等等,同时还会影响塑料(包含色母粒)的加工性能以及应用性能。

    颜料在塑料中的分散性是指将颜料润湿后减少其聚集体和附聚体尺寸到理想尺寸大小的能力。颜料在塑料应用中所有特性的体现几乎都要基于颜料能否被理想分散的程度,因此,颜料的分散性是颜料在塑料中应用至关重要的一项指标。

     在颜料生产过程中,首先是形成晶核,晶核成长之始是单晶,但很快便发育成为有着镶嵌结构的多晶体。当然,它的颗粒仍然是相当微细的,粒子的线性大小约为0.1~0.5μm之间,一般称为一次粒子或初级粒子。初级粒子容易发生聚集,聚集以后的颗粒称为二次粒子。按聚集方式不同,习惯上又将二次粒子分为两类:一类是晶体间以晶棱或晶角相连,晶体间的吸引作用比较小,粒子比较疏松,容易通过分散分开,称为附聚体;另一类,晶体间以晶面接壤,晶体间的吸引作用力较强,粒子比较坚实,称为聚集体,聚集体总表面积小于各自粒子表面积的总和,聚集体靠一般的分散工艺几乎很难分散。

  • 颜料表面改性,就是通过物理或化学的方法,改变颜料的晶粒尺寸、晶相、表面特性,以提高颜料微粒表面与分散介质的相容性,提高分散体系的稳定性

    用于颜料表面改性的基本方法可分为物理法和化学法两类,其中物理方法改变颜料的晶粒尺寸、晶相,并通过吸附作用引入分散剂。在颜料-分散剂-分散介质这个分散体系中,颜料与分散剂通过静电吸附力结合,这种作用并不牢固,在吸附-解吸的过程中,粒子碰撞导致絮凝,从而影响体系的分散稳定性,为此,须引入化学方法进行处理,通过键合、范德华力、氢键等更强的作用力,将分散剂更加牢固的固定在颜料粒子表面

    在墨水颜料的加工中,往往使用上述方法的延伸或是多种方法的组合,如:重氮盐表面改性(颜料衍生+分散剂)、分子结构修饰(颜料衍生物+固态溶液)、颜料与分散剂接枝(颜料衍生物+表面活性剂)和微胶囊等。

    1、颜料重氮盐表面改性

    卡伯特公司在重氮盐改造颜料上做了大量的研究工作,最早该研究是针对炭黑,之后又以该技术成功进入彩色有机颜料领域,取得了很好的效果。

    卡伯特改性方案的主要思路是利用对氨基苯磺酸或杂环芳香酸类衍生物的重氮盐与颜料研磨的同时进行重氮化反应,改性基以自由基反应的方式键合在颜料母体上,使颜料表面的电荷特性、分散性均发生很大的改变。

    经重氮盐处理的颜料,还可以进一步反应,将表面活性剂基团接枝于颜料表面,形成自分散颜料,该颜料在介质中只需少量助剂或不须助剂即可稳定分散,其分散的粒径可以达到100nm级别。

    在上述例子中,裸露的氨基也可以直接和马来酸酐反应,生成表面带有大量负电的结构。该结构内层带有正电荷,而外表面甩出很多带有负电的基团,有利于颜料的分散,并且内层的正电荷还可以与聚合物分散剂中的阴离子部分结合,提高与分散剂的相容性。

    2、颜料分子结构修饰

    在颜料分子上进行修饰,也可以得到很好的分散效果,如在喹吖啶酮母体上引入一个邻苯二甲酰亚胺取代基,并以短碳链使之与母体隔离,该化合物的存在可以使喹吖啶酮类颜料更容易研磨。

    类似的,在汉莎黄类偶氮颜料中引入一个磺酸基,可以大幅度改善颜料的分散性并提高储存稳定性。

    在C.I.颜料红155中,通过氢氧化钠处理,使其一个酯基水解,所得产物的分散性能也大幅度改善,同时基本不影响其色光和色强度。

    东洋油墨提出了颜料表面磺化改性技术,经该方法改性的颜料具有通式P-(SO3·X+)n,其中P表示颜料,X表示金属离子、氢、1~18碳的一二三级胺。该方法广泛适用于C.I.颜料蓝15、C.I.颜料红122等,经该方法处理的颜料可以保持极好的贮存稳定性,并具有低发泡、低粘度、高表面张力的特性。

    山阳色素报道了一类带有桥基的颜料改性物,其中A和B可以是碳链封端、环状结构封端或仲胺封端的有机胺、羟基等,两者相互独立。经该方法处理的颜料,耐光性能提高,光泽度有较大改善,同时大幅度降低了色浆的粘度值。适用于该方法的颜料有C.I.颜料蓝15、C.I.颜料绿36、C.I.颜料红122、C.I.颜料紫19、C.I.颜料红122、C.I.颜料红254、C.I.颜料红177、C.I.颜料黄138等。

    3、颜料与分散剂接枝

    DIC发表了一类含有有机锂封端的颜料改性物,其通式如下:

    其中A1是有机锂端基,A2为含有芳香环取代基的聚丙烯酸单体链段,A3为含有阴离子取代基的单体链段。n取值为1~5,B为芳香族封端的烷基链。

    将粉碎好的颜料和上述改性剂一起混炼,使之发生反应,之后加入氢氧化钾水溶液,使上述化合物溶解,直接得到固含量约15%的颜料色浆溶液。经分析,绝大部分粒子的粒径小于90nm。该改性方法的优点是污染小,原料利用率较高。

    Sunchem将含有环氧丙烷和环氧乙烷共聚物的改性剂引入到颜料分子中,使颜料具有自分散性。

    在乙酰乙酰苯胺偶氮或双偶氮颜料中,以聚醚胺键合乙酰基中的C=O双键,形成席夫碱结构。

    在酞菁结构中,通过表面的磺酸基形成键合,得到如下图所示的结构。

    4、微胶囊改性

    杜邦公司在微胶囊研发上投入了大量的精力,借助其自身强大的聚氨酯工业和白墨中的巨大成功,将微胶囊技术成功移植到彩色颜料领域。

    该方法是将颜料预分散至100nm级别,然后加入聚合物单体,在特殊的引发剂和表面活性剂的作用下,使聚氨酯聚合,在颜料表面形成10~20nm厚度的包覆层,以聚氨酯的表面特性完全取代了颜料粒子的表面特性,从而获得了易分散、低粘度、高稳定性的色浆产品。

    实现颜料表面改性的方式多种多样,各有优点。各家公司都是结合自身的优势,实现技术的差异化。而我国的色浆企业多以采购原材料研磨加工为主,对颜料的研究较少,希望本文能给予同行启示,引起大家的重视

  •  氧化铁红用途非常普遍,由于它的耐碱性、耐候性、价格低可与碱性材料水泥、石灰等制造彩色建筑材料。并可和胶质材料、水等混合涂刷墙壁。由于氧化铁红有磨蚀性,机械上往往用它作研磨剂。氧化铁颜料是非常重要的无机彩色颜料,这是基于它优良的颜料品质,简单的生产工艺,原料简单易得又可充分利用其他工业的废副资源。另外,其产品毒性极小,而且用途又很普遍。

      一般α-氧化铁是非磁性物质,经特殊的处理得到铁氧体可用做磁性材料。Γ-氧化铁是磁性物质,可用于磁带录音、录像、磁力探伤、高空照相等。

      用于橡胶时,除使其着色并有补强防老化作用外,还有防护有机物被紫外光降解的特点。此外铁红颜料可用于塑料着色、化学纤维、造革工业,还可用于医药工业及其他诸如化妆品、绘画等。


    氧化铁红的着色注意事项:

      1、氧化铁红颜料在各类混凝土中预制件和修建制品资料作为颜料或上色剂,直接调入水泥中使用。各种室表里的五颜六色混凝土外表,各种修建陶瓷和琉璃陶瓷等。

      2、氧化铁红颜料适用于各种涂料上色和维护物质,也可适用于油性漆包罗环氧、醇酸、氨基等各种底漆和面漆;

      3、铁红粉颜料适用于塑料制品的上色,如热固性塑料和热塑性塑料,及橡胶制品的上色,如汽车内胎,飞机内胎,自行车内胎等。

      4、氧化铁红遍及使用于修建、橡胶、塑料、涂料等工业,特别是铁红底漆具有防锈功用,可以替代高价的红丹漆,节省有色金属。又是高端精磨资料,使用于精细的五金仪器、光学玻璃等的抛光。高纯度的是粉末冶金的首要基料,用来锻炼各种磁性合金和其他高端合金钢。

      5、用于油漆, 橡胶, 塑料, 修建等的上色 ,此外氧化铁颜料还可以用于各类化妆品、纸张、皮革的上色。


  •  1.铅铬黄

        铅铬黄简称铬黄,多年来一直在涂料工业中作为黄色颜料。主要成分是铬酸铅或铬酸铅和各种不同比例的硫酸铅的混合结晶体,其分子式通常用PbCrO4·xPbSO4表示。铅铬黄因制造条件和成分的不同,其颜色介于柠檬色与深黄之间,颜色深浅随着混合晶体铬酸铅的含量而定,铬酸铅含量愈高,则颜色愈深,遮盖力愈好。根据其颜色的深浅,铅铬黄可分为5种:即柠檬黄(PbCrO4·xPbSO4)、浅铬黄(5PbCrO4·PbSO4)、中铬黄(正铬黄,PbCrO4)、深铬黄(PbCrO4·PbO+PbCrO4)、桔铬黄(碱式铬酸铅,PbCrO4·Pb(OH)2)。

        铅铬黄颜色鲜艳,是黄色颜料中遮盖力和着色力较好的一种。在大气中不粉化,但未经表面处理的铅铬黄耐旋光性不好,受日光作用时颜色会变暗,遇强无机酸溶解,遇硫化氢变成黑色的硫化铅,有毒性。各种铅铬黄遇碱均能转变成桔铬黄,因此显示桔红色,故不适于与碱性颜料共同使用。

        铅铬黄经无机物包膜处理或有机表面处理后,可大大提高其耐候性,大量应用于各类涂料中。但因其含有大量的有害重金属铅和六价铬而易造成环境和健康危害,其应用日益受到限制。

        2.氧化铁黄

        氧化铁黄颜料,分子式为Fe2O3·H2O或FeO3·nH2O。它是针形的含水化合物,其颜色可从奶油色或象牙色一直到浅棕色。氧化铁黄颜料遮盖力强、着色力好、无毒、耐旋光性好、耐碱,但不耐酸,遇酸分解,不耐高温,当温度达到150℃以上时即会脱水变色,转变为铁红颜料。因铁黄颜色不很鲜明,所以不易制造色彩鲜艳的面漆。

        3镉黄

        镉黄纯品为CdS或(Cd/Zn)S。市场上还有主要由硫化镉CdS和硫酸钡BaSO4组成的填充型为CdS-BaSO4或(Cd/Zn)S-BaSO4,又称作镉钡黄。镉黄纯品其颜色非常鲜艳,随着生产条件的不同,它的颜色由柠檬黄色至橙色之间。相对密度为4.7。耐光、耐热、耐碱,但不耐酸,遇潮气易粉化。若用在涂料中,当有大量基料存在时,镉黄在潮湿的空气中颜色会褪去,着色力和遮盖力不如铅铬黄。

        4锶黄

        锶黄即铬酸锶,是艳丽的柠檬黄颜料。具有较高的耐旋光性,对高温作用也较为稳定,质地松软,容易研磨,不会渗色,但着色力及遮盖均较低。在水中溶解度较小,在无机酸中能完全溶解,遇酸分解。价格贵,仅用于特殊需要的色彩和耐光、耐热涂料。

        5.金属氧化物混相黄颜料

        包括钛铬黄(P.Br.24)、钛镍黄(P.Y.53)、铋黄(P.Y.184)。这种颜料的第一个特点是无毒环保,可替代传统的铅镉颜料制作“无铅”油漆;这种颜料具有优异的耐热性,可制作耐高温漆;这种颜料具有更为优异的耐候性,可用于制作有高耐候要求的氟碳漆、汽车涂料等等;但目前这类黄颜料价格较贵,导致涂料中颜料成本较高。

        6.铅酸钙

        黄色颜料,可由CaCO3和PbO的混合物在高温空气焰中煅烧得到。这种黄色颜料有毒性,涂料中较少使用。

  • 摘要:钛白粉表面无机包覆是钛白粉后处理过程不可或缺的工序之一。剖析钛白粉无机包覆过程机制、构效关系及应用性能提升机制,对设计和制备具有优异应用性能的钛白粉包覆产品具有重要的理论意义和应用价值。基于钛白粉表面单元无机包覆(氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、磷酸铝等),综述了钛白粉表面无机包覆层微观结构调控、包覆层微观结构与应用性能之间的构效关系、应用性能提升机制的研究现状

    自18世纪末发现钛元素到20世纪初采用硫酸法制备商用钛白粉以来,至今已有100多年的钛白粉制备及商用历史。钛白粉作为最佳的白色颜料,具有化学性质稳定、高白度、高遮盖率等优点,在涂料、塑料、造纸、油墨、化妆品、橡胶等领域得到广泛应用。

    由于未包覆钛白粉自身存在一定的晶格缺陷,致使其具有较强的光催化活性,在太阳光照射下易产生具有高氧化能力的活性基团,致使其周围环境中的有机树脂发生氧化降解,降低产品的使用寿命。同时,未包覆钛白粉颗粒表面能较高,自身团聚严重,致使其分散稳定性能较低,降低产品在实际应用中的稳定性能。此外,未包覆钛白粉暴露于外界环境中时,温度的变化及酸雨的侵蚀致使钛白粉发生粉化,降低产品的使用寿命。在涂料、化妆品工业应用中,钛白粉需具备优异的分散稳定性能及耐光性能;在塑料、造纸及橡胶工业应用中,钛白粉需具备优异的耐候性及耐光性能;在油墨工业应用中,钛白粉需具备优异的分散稳定性能。为满足钛白粉在实际工业应用中的要求,需对钛白粉进行无机包覆(氧化铝、二氧化硅、二氧化锆、磷酸铝等)处理,改善其分散稳定性能、耐光性能及耐候性能。

    与发达国家相比中国钛白粉工业起步较晚,钛白粉产品的应用性能及稳定性能与发达国家相比具有一定的差距。面对发达国家对钛白粉无机包覆工艺及机理的封锁,研发具有优异应用性能与稳定性能的钛白粉产品及剖析钛白粉无机包覆的机理具有极其重要的意义。

    对于钛白粉无机包覆产品,其应用性能较大程度上取决于包覆层的微观结构。实现钛白粉表面无机包覆层微观结构的精准调控,是钛白粉产品应用性能优化的重要技术基础。此外,阐明钛白粉表面无机包覆提升分散稳定性能、耐光性能及耐候性能的机理,对设计和制备具有优异应用性能的钛白粉包覆产品具有重要的理论意义。

    近年来,笔者及所在课题组采用液相化学沉淀法和材料界面结构与性能先进表征方法,深入研究了包覆工艺对包覆层微观结构的精准调控规律及纳米包覆层的形成过程,得到了氧化铝、二氧化硅、二氧化锆及磷酸铝包覆钛白粉的优化包覆工艺条件,构建了包覆层微观结构、理化性能及应用性能之间的构效关系,揭示了包覆层对钛白粉应用性能的提升机理。基于上述工作,并结合国内外的研究现状,笔者从包覆层微观结构与调控、构效关系、应用性能提升机理等角度对纳米无机物包覆改性钛白粉研究进展及发展趋势进行了综述。

    1 氧化铝包覆钛白粉

    钛白粉表面包覆氧化铝是工业中常见的提升钛白粉水性体系分散稳定性能的手段之一,是钛白粉后处理过程中不可或缺的工序。其中,钛白粉表面氧化铝包覆层微观结构对其颗粒表面羟基密度、表面自由能、表面电位、空间位阻等表面性质产生直接影响,进而影响其在水性体系中的分散稳定性能,通过调控包覆工艺因素可实现氧化铝包覆层微观结构调控和优化。

    1.1 包覆层微观结构与调控
    钛白粉表面包覆氧化铝过程中,水合氧化铝一次粒子的物相结构及其在钛白粉颗粒表面的成膜过程共同决定了包覆层的微观结构。因此,研究包覆工艺因素(如反应pH、反应温度、浆料浓度、氧化铝包覆量、反应时间、熟化时间、盐溶液种类及含量、预分散剂种类及含量等)对水合氧化铝一次粒子物相结构及其生长过程的影响规律与机制,是实现包覆层微观结构精准调控的关键。各包覆工艺参数对氧化铝包覆层微观结构的调控规律总结如下。

    1)调节反应pH,一方面可以调控水合氧化铝一次粒子或聚合粒子的生成速率、表面电位及其向钛白粉颗粒表面的迁移与异相成核速率,进而控制包覆层的连续性及团聚状态;另一方面可以调控包覆层的物相结构(勃姆石、拜耳石及无定型水合氧化铝),进而调控包覆层的孔结构特性,其中不同物相氧化铝包覆层孔隙度由大到小排序为勃姆石、拜耳石、无定型水合氧化铝。

    2)调节反应温度,一是可以调控包覆层勃姆石的结晶度及晶粒度,进而调控包覆层孔隙度;二是可以调控一次粒子的脱水缩合速率及其与钛白粉颗粒间的碰撞概率,进而调控包覆层的团聚状态及孔隙度。

    3)水合氧化铝一次粒子首先在钛白粉颗粒表面异相成核生成连续致密包覆层,后均相成核生成疏松絮状多孔包覆层。调节氧化铝包覆量,可以实现钛白粉颗粒表面连续致密(内层)-疏松絮状多孔(外层)勃姆石包覆层的精准调控。

    4)调节反应时间,可以调控悬浮液中水合氧化铝一次粒子的生成速度与浓度,改变一次粒子的成核状态(均相成核或异相成核),调节包覆层的连续性。

    5)调节熟化时间,可以调控水合氧化铝一次粒子的水解与包覆进程,调整钛白粉颗粒表面与游离于颗粒之间氧化铝的比例,改变钛白粉颗粒表面氧化铝包覆层的孔隙度及连续性。

    6)调节浆料浓度,可以调控悬浮液中水合氧化铝一次粒子的浓度,改变水合氧化铝的成核形式(异相或均相成核),进而调控钛白粉颗粒表面氧化铝包覆层的连续性。

    7)钛白粉氧化初品由硫酸法或氯化法制得,氯离子或硫酸根可伴随氧化初品浆料进入包覆过程。研究结果表明,NaCl在氧化铝包覆钛白粉过程中,一方面可以通过形成[AlCl4]配位化合物降低悬浮液中水合氧化铝一次粒子的浓度,同时提高氧化铝包覆层的孔隙度及连续性;另一方面可以改变钛白粉初始浆料的粘度,调控水合氧化铝一次粒子的成核形式(异相或均相成核),降低氧化铝包覆层的连续性。但是,Na2SO4在氧化铝包覆金红石型钛白粉过程中,对包覆层结构的影响不显著。

    8)不同分散剂种类对氧化铝包覆钛白粉样品包覆层微观结构及分散稳定性能的影响规律与其对钛白粉颗粒表面电位的影响规律不一致。其中,具有较长碳链长度的分散剂易诱导勃姆石晶核生长并形成纤维状包覆层,可以通过分散剂的调整诱导勃姆石晶核的生长,调控生成高孔隙度纤维状氧化铝包覆层,提升钛白粉颗粒间的空间位阻。

    1.2 构效关系
    当氧化铝包覆层为勃姆石结构,且其连续性与孔隙度越高,则絮状结构越显著,钛白粉包覆氧化铝样品在水性体系中的分散稳定性能越优。当反应pH为9、反应温度为70℃、氧化铝与钛白粉质量比为3.2%、反应时间为60min、熟化时间为120min、浆料浓度(固相质量分数)为25%、NaCl加入量为2.5%(质量分数)、预分散剂用量为0.3%(质量分数)时,所制备氧化铝包覆金红石型钛白粉样品表面生成絮状、高连续勃姆石包覆层,具有优异的水性体系分散稳定性能。

    1.3 性能提升机理
    氧化铝包覆层显著提升钛白粉样品在水性体系中分散稳定性能的机理:1)钛白粉颗粒表面絮状或纤维状水合氧化铝包覆层的形成阻碍了钛白粉颗粒间碰撞团聚,维持了钛白粉颗粒在水性体系中的空间稳定;2)连续絮状水合氧化铝在钛白粉颗粒表面的形成,显著提升了颗粒表面的羟基含量,增加了颗粒表面的润湿性,加速其在水性体系中的分散;3)钛白粉颗粒表面连续絮状包覆层的形成,增加了钛白粉颗粒表面的zeta电位,增强了颗粒间的静电斥力,阻碍了颗粒间的团聚。

    2 二氧化硅包覆钛白粉
    钛白粉表面二氧化硅包覆层可阻碍其与周围介质及外界环境之间的直接接触,提升钛白粉的耐候性能。钛白粉表面二氧化硅包覆层的微观结构直接决定钛白粉颗粒暴露在外界环境或周围介质中的面积,进而影响其耐候性能。近年来,二氧化硅包覆钛白粉包覆层微观结构与调控、构效关系及性能提升机理的研究进展归纳总结如下。

    2.1 包覆层微观结构与调控
    钛白粉表面二氧化硅包覆层物相结构为无定型水合二氧化硅,其微观结构主要取决于水合二氧化硅一次粒子在钛白粉颗粒表面的吸附、成膜与聚合过程。各包覆工艺参数对二氧化硅包覆层微观结构的调控规律如下。

    1)调节反应pH:①可以调控硅酸钠的水解速率,控制二氧化硅包覆层的连续性;②可以调控原硅酸的聚合形式,控制包覆层的致密性;③可以调控硅酸钠的水解程度,控制包覆层的厚度。

    2)调节反应温度:一可以调控硅酸生成速率及硅酸粒子布朗运动速率,改变硅酸粒子的成核方式(均相或异相),进而调控二氧化硅包覆层的连续性;二可以调控硅酸胶凝聚合速率,进而调控包覆层的致密性。

    3)无定型水合二氧化硅首先与钛白粉颗粒表面羟基脱水缩合形成Si—O—Ti键形成连续致密较薄包覆层,然后通过静电吸附作用在钛白粉颗粒表面形成连续均匀包覆层结构。调节二氧化硅包覆量可以调控包覆层厚度,但是对包覆层的连续性及致密性无显著影响。

    4)调节反应时间,可以改变硅酸粒子的成核形式(均相或异相成核),进而调控膜层的连续性。

    5)调节熟化时间,可以改变硅酸胶凝聚合及在钛白粉颗粒表面吸附成膜的进度,进而调控包覆层的连续性及厚度。

    6)调节浆料浓度,可以改变悬浮液中硅酸粒子的浓度,致使硅酸粒子趋于均相成核后吸附于钛白粉颗粒表面,进而调控包覆层的连续性及厚度。

    7)NaCl对包覆层微观结构的影响不显著。调整初始浆料中Na2SO4的浓度,可以调节钛白粉初始浆料的粘度,进而改变硅酸粒子的成核方式,显著改变二氧化硅包覆层的连续性。

    8)与钛白粉表面包覆氧化铝类似,不同分散剂种类对二氧化硅包覆钛白粉样品包覆层连续致密性及耐候性能的影响规律与其对钛白粉颗粒表面电位的影响规律不一致。预分散剂可能是通过调节硅酸胶凝聚合的速度调控包覆层的连续致密性。

    2.2 构效关系
    以酸溶稳定性能为耐候性能的评价指标,二氧化硅包覆钛白粉样品包覆层连续性越高致密性越好,包覆层越厚所得包覆样品的耐候性能越优。当反应pH为9、反应温度为85℃、二氧化硅与钛白粉质量比为2.5%、反应时间为90min、熟化时间为120min、浆料浓度(固相质量分数)为25%、预分散剂用量为0.5%(质量分数)时,制备得到二氧化硅包覆钛白粉样品表面生成高度连续、致密、较厚包覆层,具有优异的耐候性能。

    2.3 性能提升机理
    二氧化硅包覆层显著提升钛白粉样品耐候性能的机理:1)二氧化硅包覆层可以有效阻碍酸性物种对钛白粉内核的直接侵蚀,减缓外界环境变化造成钛白粉内核的风化;2)二氧化硅包覆层可以抑制钛白粉晶体结构的转化,提升钛白粉的结构与热稳定性能。

    3 二氧化锆包覆钛白粉
    钛白粉具有一定的光催化活性,可以吸收紫外光产生活性基团,致使周围有机介质发生降解,降低产品的使用寿命。二氧化锆折射率高(2.170),且对紫外光的吸收能力极弱。因此,在钛白粉颗粒表面包覆连续致密二氧化锆,既能降低紫外光的吸收,又能阻碍活性基团与周围介质及外界环境之间的直接接触,提升钛白粉的耐光性能。钛白粉二氧化锆包覆层微观结构与调控、构效关系及性能提升机理的研究进展如下。

    3.1 包覆层微观结构与调控
    钛白粉表面二氧化锆包覆层物相为无定型水合二氧化锆,其包覆层微观结构主要取决于水合二氧化锆一次粒子在钛白粉颗粒表面的吸附、成膜与聚合过程。各包覆工艺参数对二氧化锆包覆层微观结构的调控规律总结如下:在二氧化锆包覆工艺过程中,Zr4+易形成水合锆离子,主要以[Zr(OH)2·4H2O]48+四聚物形式存在,每一个锆原子周边与4个架桥羟基及4个水分子配位连接。水解沉淀过程如式(1)所示,四聚物结合水通过失去质子发生再次聚合,通过羟基架桥形成具有网络结构的多元聚合物。

    1)调节反应pH,一方面可以改变锆四聚物单体结合水脱质子的过程(形成锆四聚物单体溶胶或聚合形成多孔隙羟基水合氧化锆),进而调控包覆层的致密性;另一方面可以改变四聚物单体及钛白粉颗粒间的表面电性,调控四聚物单体的成核方式(异相成核或均相成核),进而调控包覆层的连续性。

    2)调节反应温度,一方面可以调控四聚体粒子脱质子聚合速率及包覆前粒子的网络结构,另一方面可以调控布朗运动速率及碰撞概率改变成核方式。以上两方面共同作用,调控包覆层的连续性。

    3)二氧化锆在钛白粉颗粒表面为逐层连续包覆过程,调节二氧化锆包覆量可以调控包覆层的厚度。

    4)调节反应时间,即调节前驱体的添加速率,可以改变悬浮液中锆四聚体单体粒子的浓度,改变四聚体单体的成核形式,进而调控包覆层的连续性。

    5)调节熟化时间,可以调控锆四聚体单体粒子的水解与包覆进程,改变二氧化锆包覆层的连续性及厚度;同时,可以调控二氧化锆包覆层的脱水聚合程度,改变二氧化锆包覆层的致密性。

    6)调节浆料浓度,可以改变锆四聚体单体的成核形式(异相或均相成核),调控二氧化锆包覆层的连续性。

    7)调节NaCl添加量,一方面可以改变[Zr(OH)2·4H2O]48+四聚物单体表面的带电特性,促进单体粒子结合水脱质子过程的进行,调控钛白粉颗粒表面二氧化锆包覆层的致密度;另一方面可以改变钛白粉初始浆料粘度,调控四聚物单体粒子成核形式(异相或均相成核),进而调控包覆层的连续性。

    8)调节预分散剂的种类及用量,可以改变锆四聚物单体结合水脱质子的速率,调控二氧化锆包覆层的连续性及致密性。

    3.2 构效关系
    以耐光性能为评价指标,二氧化锆包覆钛白粉样品表面包覆层连续均匀性越好则致密性越高,包覆样品的耐光性能越优。当反应pH为5、反应温度为55℃、二氧化锆与钛白粉质量比为5%、反应时间为60min、熟化时间为120min、浆料浓度(固相质量分数)为20%、预分散剂用量为0.3%(质量分数)时,所制备二氧化锆包覆钛白粉样品呈现连续、致密包覆层结构,具有优异的耐光性能。

    4 磷酸铝包覆钛白粉
    钛白粉在造纸、外墙涂料等工业中应用时需同时具备高的耐光性能及优良的分散稳定性能。现阶段主要通过对钛白粉进行无机-有机复合包覆达到实际应用要求。开发一种经单次无机包覆即可同时满足耐光性能及分散稳定性能要求的产品,可显著降低后期有机包覆的成本。铝基材料作为较好的电子受体,可湮灭钛白粉吸收紫外光激发产生的光生电子,抑制活性基团的产生,改善耐光性能;而磷酸根的引入可调节钛白粉颗粒的表面电位,改善分散稳定性能。因此,在钛白粉表面包覆磷酸铝可同时提升钛白粉的耐光性能及分散稳定性能。近年来,国内外企业设计和开发了具有优异应用性能的磷酸铝包覆钛白粉产品,并对相关包覆工艺参数进行了优化。以下结合笔者及所在课题组针对磷酸铝包覆钛白粉的基础理论研究工作总结磷酸铝包覆层微观结构与调控、构效关系及性能提升机理的研究进展。

    4.1 包覆层微观结构与调控
    钛白粉表面磷酸铝包覆层的微观结构决定钛白粉颗粒对紫外光的吸收性能及钛白粉颗粒表面的表面电位。提升磷酸铝包覆层的连续性可显著降低钛白粉颗粒对紫外光的吸收性能及其暴露在外界环境或周围介质中的面积,提升样品的耐光性能;同时促进钛白粉颗粒表面电位向磷酸铝偏移,改善样品的分散稳定性能。各包覆工艺参数对磷酸铝包覆层微观结构的调控规律如下:1)调节反应pH,可以调控六偏磷酸钠的水解速率以及悬浮液中磷酸铝一次粒子的生成速率及浓度,进而调控包覆层的连续性、晶型及结晶度;2)调节反应温度,一方面可以改变悬浮液中磷酸铝一次粒子及钛白粉颗粒的布朗运动速率,调整两者间的碰撞吸附成膜概率进而调控包覆层的均匀性,另一方面可以调节六偏磷酸钠的水解速率,调控悬浮液中反应生成磷酸铝一次粒子的浓度,进而调控包覆层的团聚程度;3)调节熟化时间,可以调控游离于浆料中磷酸铝粒子在钛白粉颗粒表面逐渐吸附成膜的进度,改变包覆层的均匀性及连续性。

    4.2 构效关系
    以耐光性能为主要评价指标、水性体系中的分散稳定性能为辅助评价指标,磷酸铝包覆层连续性与致密性越高,钛白粉包覆磷酸铝样品耐光性能及水性体系分散稳定性能越优。当反应pH为9、反应温度为50℃、磷酸铝与钛白粉质量比为3.0%、反应时间为60min、熟化时间为120min、浆料浓度(固相质量分数)为25%、预分散剂用量为0.2%(质量分数)时,得到的磷酸铝包覆钛白粉样品表面生成连续、致密包覆层,具有优异的耐光性能及水性体系分散稳定性能。

    4.3 性能提升机理
    1)磷酸铝包覆层提升钛白粉耐光性能的机理:①连续致密磷酸铝包覆层阻碍钛白粉界面活性基团与有机物的接触;②降低光生电子-空穴对的产生与分离速率,加速电子的湮灭,阻碍光生电子向颗粒表面迁移从而降低复合样品表面活性基团(羟基自由基、超氧根自由基等)生成速率,减缓其对周围有机物的降解。

    2)磷酸铝包覆钛白粉提升水性体系分散稳定性能的机理:①连续磷酸铝包覆层通过降低钛白粉颗粒表面能增加颗粒表面润湿性,促进其在水性体系中的分散;②提升钛白粉表面的电负性,增加颗粒间的静电斥力,阻碍颗粒间的团聚。

    5 其他
    针对不同工业领域对钛白粉包覆产品应用性能的需求,近年来国内外研究人员不仅对已有包覆产品进行了产品结构与性能的优化,还设计、探索和开发了不同种类钛白粉表面无机包覆新产品(如二氧化铈、二氧化锡等)。

    5.1 二氧化铈包覆钛白粉
    钛白粉表面包覆二氧化铈是提升钛白粉耐光性能的重要手段。国内外虽有与二氧化铈包覆钛白粉相关的文献资料,但是鲜有关于二氧化铈包覆层微观结构调控方面的工作报道。结合国内外已有研究工作,对包覆工艺条件及性能提升机理进行了总结[51-56]。钛白粉表面包覆二氧化铈的优化工艺条件[57]:反应温度为65~70℃,搅拌速度为500r/min,预分散剂六偏磷酸钠用量为0.3%(质量分数),浆料浓度(固相质量分数)为23%,二氧化铈与钛白粉质量比为3%。二氧化铈包覆层提升钛白粉耐光性能机理:1)阻碍金红石型钛白粉与周围的氧气和水分子接触;2)堵塞、遮盖金红石型钛白粉的晶格缺陷,并且捕获电子和空穴,减少活性自由基数量。

    5.2 二氧化锡包覆钛白粉
    钛白粉表面包覆二氧化锡是一种相对成熟的工业级制备导电钛白粉的方法。国内外虽有与二氧化锡包覆钛白粉相关的文献资料,但是针对二氧化锡包覆层微观结构调控方面的工作相对较少。基于国内外已报道的研究工作,对二氧化锡包覆钛白粉的优化工艺条件进行了总结[57-60]。钛白粉表面包覆二氧化锡的优化工艺条件[57]:反应pH为2.0,反应温度为50℃,反应时间为180min,氯化锡加入量为25%(质量分数),氯化锡与氯化锑质量比为12∶1,煅烧温度为600℃,煅烧时间为150~180min。

    6 结论及展望
    近年来,中国在钛白粉无机包覆工艺及产品应用性能优化领域取得了长足进步,但是对于钛白粉表面无机包覆层微观结构调控、包覆层微观结构与应用性能的关系、各应用性能的提升机制等基础理论研究仍然不够,深入开展钛白粉表面无机包覆改性的基础研究,可为钛白粉产品应用性能优化和产业高质量发展提供理论及技术支撑。

    今后,需要在已有研究成果的基础上结合现代模型预测、理论计算等先进研究方法从以下3个方面深化钛白粉表面无机包覆基础理论研究,为钛白粉高端产品的创新发展提供理论指导:1)在已有单元无机包覆基础理论研究基础上,采用逐层剖析策略对多元无机包覆体系的基础理论展开深入研究;2)基于无机包覆层微观结构调控规律及机制,分别构建钛白粉表面各无机包覆层的生长理论模型,实现各包覆层厚度、致密性、连续性等的预测和精准可控制备;3)针对不同领域的应用性能需求,结合密度泛函(DFT)理论计算,设计优选无机包覆钛白粉产品。

  • 01 油漆中颜料的粒度及在基料中的分散性将影响漆膜光泽。颜料细度越细,在基料中的分散均匀性越好,有助于形成平整光滑的漆膜。

    02 油漆中的颜基比对漆膜光泽产生影响。由于漆膜中颜料颗粒弱化了镜面反射致使光泽降低,而且随着颜料体积浓度(P.V.C)的增加光泽逐渐下降。

    03 颜基比一定时,颜料的吸油量越大,光泽越低。

    04 各色颜料对光的吸收和反射程度不同,由于黑漆对光完全吸收,而白漆对光完全反射,所以黑色漆比白色漆显示高光泽。

    05 油漆中选用的溶剂种类直接影响其挥发速度的快慢,而过快或过慢都会影响漆膜的平整程度,降低漆膜光泽。

    06 漆膜表面光泽高低,不仅取决于漆膜表面的平整和粗糙程度、光的入射角度也将对光泽产生影响,入射角越大,反射光的强度越高。

    07 标准板是测量和计算漆膜光泽的主要基准,将直接影响样品光泽测定的准确性,因此应精心保存,防止表面损伤。

    08 在中光泽区域,目测光泽与仪器测定光泽近似直线关系;而在高光泽区域,由于反射象的鲜明度决定了目测光泽往往低于仪器测定光泽;在低光泽区域,由于颜料(消光剂)加入量不同以及漆膜表面的粗糙程度,将会使目测光泽高于仪器实测结果。


    经上条述,则收缩率和干燥速度不成比例。就像烘干只是促进了它的收缩速度,并不能说明收缩率大,收缩率和载体有直接关系,也决定于载体,所以光泽及丰满度只授权于载体本身,颜填料及溶剂的影响是后天的,就像颜料研磨的越细,表观面也就越平整,光泽就会高出,还有在喷涂时,溶剂添加量过高,导致干膜载体过少,影响光泽等。溶剂前期慢干有利于涂料流平,后期释放性好加速实干速度,减少环境的污染,这对光泽也有很大的影响。为什么有机硅类助剂能影响光泽,二氧化硅微粉能消光?这都应该是它们本身的结构以及形态决定的吧!

    就烘干和自干而言,从光学原理分析,首先光泽是由漆膜平整度主要决定。在实干的情况下,烘干有可能比自干漆膜平整,烘干漆膜收缩率的确比自干大,但烘干溶剂挥发快,因此在前期烘烤过程中,当漆膜还未发生交联,此时溶剂挥发越快越多,相当于施工固含增加,而施工固含越高漆膜光泽会越高,溶剂挥发大部分,且漆膜中还有真溶剂时,加热条件下溶剂力会增大产生再次流平,最终的漆膜平整度有可能比自干更好,导致光泽更高。



  • 高岭土(kaolin)是一种以高岭石族黏土矿物为主的黏土和黏土岩,属于非金属矿产,因江西省景德镇高岭村而得名。高岭土分为非含煤建造高岭土和煤系高岭土(岩)两种,目前,世界上生产的高岭土绝大多数属于前者。

    高岭土作为一种重要的矿物原料,在多个领域有着广泛应用。陶瓷工业中,高岭土主要用作陶瓷原料用于制作各种陶瓷;耐火材料及水泥工业中,品位较高的高岭土可用于制作光学玻璃、玻璃纤维用坩埚及实验室用坩埚;纯度较低的高岭土可用作制作耐火砖、耐火泥等耐火材料;在造纸工业中,高岭土用于纸张的填料和涂料;橡胶工业中,高岭土用作补强剂和填充剂。

    许多应用领域都对高岭土的表面或界面性质有特殊要求,为了满足应用要求必须对其进行表面改性。表面改性是高岭土非常重要的深加工改性方法之一,是指根据应用的需要,对高岭土表面进行物理、化学或机械方法处理,以达到提高高岭土的白度、亮度、表面活性或改善与聚合物相容性等目的。

    高岭土的表面改性

    对高岭土表面改性主要有以下几种方式:煅烧、偶联剂、吸附、表面包覆。

    煅烧改性

    锻烧改性是指高温锻烧高岭土,将高岭土表面的部分或者全部的羟基脱除,获得特殊的表面性质,使得高岭土的晶体结构发生变化,由有序的片晶体结构变为无序的高岭土。

    高岭土煅烧时应注意温度的选择,在较低温度煅烧,高岭土的活性较大;在较高温度煅烧,可形成铝尖晶石,并在一定温度下会有莫来石产生,此时高岭土的活性较小,不能满足部分高分子材料制品的需求。

    表面包覆法改性

    表面包覆法通过物理吸附或化学吸附等方法在高岭土表面包覆一层有机物达到改性的目的。常用的改性剂为硬脂酸、三甲基丙烯酸甘油脂、三甲氧基丙烷三缩水甘油醚、低分子聚乙烯蜡等。

    此法优点是高岭土改性后可以使材料结构的稳定性及催化剂活性增强,粉末的聚集程度减弱,分散性及流动性得到改善。

    偶联剂改性

    偶联剂处理是利用高岭土表面的活性基团与偶联剂间的相互作用,从而达到改变高岭土表面性质的目的。偶联剂处理通常有湿法处理和干法处理两种处理方法。
         湿法处理是将高岭土粉料浸入溶有偶联剂的溶液中,在一定温度下作用,然后使溶剂与高岭土粉分离,再将粉料进行干燥处理。相比于干法处理,湿法具有粉料与偶联剂混合均匀的优点,但湿法处理加工工艺较复杂、溶剂损失大、成本高。

    干法处理是将高岭土微粉投放入高速搅拌混合器中,在一定的温度下搅拌、烘干,将溶有偶联剂的溶剂和助剂缓慢加入,经一定时间的搅拌处理后,就可制得表面改性的高岭土填料。

    插层法改性

    插层改性方法是利用层状结构粉体颗粒晶体层间较弱的结合力或者层间含有可交换的阳离子等特性,采用化学反应或离子交换等方法改变粉体的层间和界面性质。

    液相插层法作为比较常用的一种高岭土插层改性法,其应用范围比较广。插层剂在乳液或溶液状态下的反应,是对液相插层法的体现。

    蒸发溶剂插层法作为一种液相插层,其原理在于:首先小分子蒸发溶剂需要完成浓缩混合环节,然后再进入高岭土层间,继续完成插层环节。

    机械力化学插层法的原理在于:借助机械研磨、搅拌、剪切以及抽滤过程所产生的作用,将机械能施加于插层剂中,以此诱发其发生物理或化学性质的反应,进而让高岭土与插层剂之间产生作用,促使高岭土插层改性的顺利实现。

    结语

    从21世纪开始,有机高分子制品行业已进入产业的转型和开放阶段。从数量主导型向质量、品种、效益为主导的产业结构过渡,以达到产业开放的目标。

    为此我们高岭土行业也要面对现实,应围绕有机高分子制品行业的发展方向,并与其产品的生产技术紧密结合,把高岭土的表面改性向高质量型、高技术型、高附加值以及多功能型转化,将煅烧高岭土的表面改性提高到一个更高的层次。

  • 涂膜的流平是涂料表观性能的体现,实际上流平性好坏涉及到涂料的许多方面,例如粘度、涂料的流变性、原材料匹配性、颜料分散工艺的设计、助剂的选择及应用技术、涂装工艺及涂装环境等诸方面因素。

    一、影响涂料流动与流平的因素

    涂料流动成膜的力是外加的剪切力。即外力作用于涂料使其铺展成膜。流平的动力是表面张力即涂料自身收缩的力,这是在外力消失后,使涂膜表面达到光滑平整状态的主要作用力。

    由此可以得出这样的结论:流动与流平两个定义之间没有什么太大的区别,涂料要达到光滑平整的表面需要具有良好的流动与流平特性。

    1.1涂料流体性质对流动与流平的影响

    不管是流动还是流平都是涂料的运动形式,都要受到涂料粘度的影响。涂料流体性质不同,粘度与剪切速率呈现出不同的关系,所以对流动和流平的影响程度也不一样。如何利用涂料这一属性即达能到流动与流平的目的,又能克服涂料某些弊病是我们技术人员所追求的目标。涂料大约有五种流体类型:牛顿流体、塑性流体、假塑性流体、膨涨流体、触变流体。假塑性流体和触变流体是涂料最常用的两种流体结构。它们对防沉、防浮色发花、防流挂、防止立面涂装时的波纹都是相当有益的。但对流平和光泽会造成一定影响。只要注意选择触变剂,合适地调节流挂极限膜厚度,仍有可能达到理想的涂膜流平效果。

    1.2 涂膜表面形态对流平的影响

    构成涂膜形态不规整有两种原因,一是由涂装工具产生的痕跡,如刷痕取决于鬃毛刷的类型,刷痕的深浅不一。滚痕取决于滚涂机和绕线棒,滚涂或刮涂产生的凹凸的状态不等。涂膜的不规整度越大流平越困难。二是基材形状造成的,基材表面是粗糙的,要得到光滑平整的涂膜是比较困难的。找平的方法是刮胒子和厚涂底漆。遇到上述情况造成的表面流平问题,最好的办法是保持涂料的高表面张力,增强基材润湿铺展能力,保持涂膜最佳极限厚度,采用良溶剂稀释树脂,并控制其挥发速度及平衡。

    1.3   涂膜干燥时间对流平的影响

    涂料的流动与流平受粘度影响,粘度受溶剂影响。控制溶剂挥发速度,使涂料保持低粘度液态时间越长越有利于涂膜的流平,也就是说通过控制溶剂的挥发速度可获得适宜的流平性。对涂料而言,溶剂的溶解参数不同,溶解力亦不同。溶解力强的,涂料固含量高,粘度低,流平性好,涂膜丰滿度高。混合溶剂的溶解参数一定要与树脂匹配。混合溶剂多数是由真溶剂、稀释剂和助溶剂组成,在溶剂挥发时一定要控制挥发平衡,溶剂挥发到最后,真溶剂要占相对大的比例。这样可以保证涂膜在干燥过程中粘度不会发生突变,处于平衡增长的状态。对涂料的流动与流平是有一定控制作用的。

    二、 流平剂在涂料中的作用

    涂料性能有许多缺陷和不足之处,单纯使用树脂、颜料、溶剂是无法解决的,必须使用一些添加剂。流平剂是这些添加剂中不可缺少的一种。

    2.1 防缩孔

    涂膜表面产生缩孔是常见的弊病。产生缩孔的原因是表面张力不平衡造成的。产生缩孔的物质,其表面张力一定比涂膜低,被称之为缩孔体。涂膜的表面张力一定比缩孔体高称其为缩孔受体。原因可以归纳以下几种:

    ①几种树脂混拼时,当溶剂配合适宜时可以相溶甚至能形成透明的涂膜。但当溶剂配合不当时,在溶剂挥发过程中有的树脂会析出,产生胶粒变成缩孔体。

    ②外界物体污染,空气中低表能的飘浮物,烘道中的硅胶粒子等落到涂膜表面上

    ③涂料中混含有低表面能的物质如不溶性油、硅油、胶粒等材质。

    ④基材表面张力不平衡,有个别地方被低表面能的物质污染或者基材的表面能过低。

    ⑤在含未经润湿分散剂处理的颜料或亚光粉的涂料中,添加基材润湿剂,这时基材润湿剂会吸附到裸露的粒子表面,就会形成缩孔体。在水性亚光漆中经常发生此种弊病。

    2.2防桔皮、防止颜色发花、防止消光漏光及发花

    产生这些弊病的根本原因,是因溶剂挥发涂膜表层和下层的表面张力不平衡,下层低,上层高。另外表层的密度大于下层。下层富含溶剂的涂料依靠表面张力将其推向表面,而重力又导致表层涂料向下沉,这便产生了下沉、扩展、上升的涡流运动。结果会形成不规则的边缘相接的六角形网格。称其为“贝纳尔”涡流。网格中心新上来富含溶剂的涂料表面张力低,推其向边缘运动,在此堆积形成小丘状,这便是桔皮。这种运动也会导致颜色和颜料含量不同。这便是造成色漆发花,亚光漆亚粉排布不均匀造成漏光和消光发花的主要原因。

    Marangoni运动是产生这些弊病主要根源,只要降低涂膜的表面张力,那么下层的涂料就不能被推到表面,就产生不了上述的弊病。所以添加能控制表面状态的,可以降低表面张力的,有机硅类流平剂是最好的方法。如果有机硅类助剂解决不了问题,这时再考虑选择有机氟类助剂。但要注意成本和稳定性。

    2.3防止波纹

    波纹的产生也是表面张力不均衡造成的。但要注意是立面喷涂还是平面喷涂。平面喷涂时,涂膜干燥速度不均,快干地方的表面张力高于慢干地方,这时表面张力就会推动慢干地方的涂料向快干地运动,产生左右方向的波纹。这可以用降低表面张力的有机硅类流平剂解决。但当立面喷涂产生上下波纹时,最好不要用降低表面张力的流平剂解决,否则会越加越严重。这是因为涂料下坠,下面的表面张力高于上面,所以推动涂料由下向上运动,重力下沉这就产生了上下波纹。越加降低表面张力的流平剂,下面表面张力越小,向上推动的力越强,波纹越强。最好的办法是添加不降低表面张力的流平剂。

    流平剂在涂料的流动与流平中所发挥的作用。流平剂种类不同作用机理和发挥的效果亦不同,即使流平剂的种类相同结构不同,使用效果亦不同。所以应用流平剂时要根据涂料需要克服的问题和助剂的结构类别进行选择。应用时要注意流平剂与其他助剂的匹配性及其负面作用和克服对策。

  •        印刷油墨是由着色剂(颜料)、连接料、填充料及辅助料按照印刷工艺与印刷承印材料的适性要求,使着色剂(颜料)等均匀地分散在由高分子化合物组成的连接料中,而形成的一种稳定的悬浮性的胶体物质。

    一、 油墨的颜料

           油墨的颜料一般情况下有两种:①无机颜料;②有机颜料。颜料本身是不发光的,是颜料物体对来自光线(包括太阳光、日光灯、白炽灯、氙灯、镝灯等人造光线)的选择性吸收和反射所呈现出的色彩,是物体结构形式的表现。

           1.颜料在油墨中的作用:

          ①给油墨以颜色,并且根据用量的多少来决定油墨的浓度;

          ②给油墨以一定稠厚度等物理性能;

          ③最大限度地使油墨具有较强的耐久性;

          ④在一定程度上影响油墨的干燥性,以氧化结膜型干燥最为明显。

          2.油墨的连接料是具有一定黏度在油墨中起着分散颜料作用的一种流体介质。其作用如下:

         ①给油墨以一定的黏度、黏性、流动性能、触变性能;

         ②决定油墨的干燥类型及干燥速度;

         ③决定油墨光泽度、耐磨性、牢固性等。

          3.油墨中辅助料的作用

          油墨中的辅助料对油墨的色调、黏度、稠度、干燥性、流动性等方面做某些调整。

          对辅助料的要求:

         ①颗粒的精细度必须与油墨相仿,不能过粗;

         ②不能影响油墨的着色力、附着力等性能;

         ③能够与油墨很好的溶合,不发生任何化学反应;

         ④不能对印版起腐蚀与化学反应的作用。

    二、油墨褪色、变色原因

           印刷产品的褪色、变色主要是油墨性能问题,但是,也有的是由于印刷工艺术所致,以及油墨遇到酸碱、硫化物、醇类如:甲醇、乙醇(酒精)、丙三醇、表面活性物质等化学物质也极易引起褪色、变色问题:

           1.油墨渗透与结膜过程的变色:在印刷过程中,印刷品刚印好时的墨色较深,然而,隔一段时间之后油墨的颜色就会变淡了,这并非是油墨不耐光的原因,主要是油墨干燥过程中渗透与结膜的原因。光线通过连接料照射到颜料颗粒上,经过颜料对日光的选择吸收再反射出来的色光才呈现色彩。光线透过墨膜越深,然后再反射出来的色光就越饱和。

          所以说墨层较厚色泽就较浓,墨层较透明色泽就较鲜艳夺目。刚印好的印品,墨层较厚。可是在干燥之后油墨中的连接料将有很大一部分会渗透入纸张纤维的内部,因此干燥之后的墨层要浅薄一些,这样,颜色也就变淡了。在印刷时要把颜色控制在比原色样略浓的程度,那么油墨干燥之后就会达到原样色彩的要求。

          2.油墨由于不耐光引起的褪色:我们在调墨时,应尽量选用耐光性好的油墨,任何油墨在太阳光或者其它光源照射下,都会有不同程度的褪色现象,在调配浅淡颜色油墨应估计油墨被冲淡后的耐光性。如淡湖蓝色最好用酞菁蓝,不要用孔雀蓝,因为酞菁蓝比较耐光,不易变色。灰色墨可以在白墨中稍加黑墨与酞菁墨;翠绿颜色可以用单色酞菁绿,不够黄则可以加亮光树脂黄墨,鲜艳一点也可以加点白墨,假若用孔雀蓝加铬黄墨,天长日久,易于泛黄。

           如果我们承印的产品是贴在室外的广告画、宣传画、年画等,由于这些产品贴在户外受到太阳光的直接照射,在太阳光中的紫外线作用下,风吹、雨淋,时间已久鲜艳的色泽容易褪色,发现只有黑色、蓝色这两种颜色的油墨仍然存在。浅淡颜色、黄色、红色油墨都褪色,所以说为了减少太阳紫外线的照射之后的褪色,最好四色套印时色序按排上把y、m两色首先印刷,C、BK两色放在后面印刷,这样,叠印在最后的C、BK两色具有耐光耐热的作用,从而减少印品的褪色现象。

           3.纸质疏松、粗糙的变色:如果印刷的纸张平滑度差,纸张表面粗糙、疏松的胶版纸、凸版纸、新闻纸、牛皮纸等,纸张的吸收性大,油墨颜料的颗粒细小,在缓慢的干燥过程中逐渐随着连接料一起被纸张所吸收,所以墨色变淡了。纸张对油墨的吸收和油墨对纸张的渗透量增大,则会导致连接料与色料的分离,引起墨膜变薄、变色、光泽度差,减少纸张的吸收渗透时间,就必须相应的提高干燥速度,在油墨里增加红、白燥油的用量。

          4.油墨不耐酸碱的褪色、变色:孔雀蓝墨遇酸会变绿,胶印的润湿液往往是呈酸性的,PH值控制在4.5~6之间,酸性润湿液就会影响到油墨变色,理想中的润湿液PH值=7,呈中性,酸性纸张、润湿液同时还有抵制油墨干燥的作用。

           一般情况下,油墨均不耐碱性,印金的金墨、烫金的电化铝箔遇到碱性会变成古黄色,且暗淡无光泽度,中蓝墨遇碱就会褪色,铬黄墨遇碱颜色变红,所以都不能用以印制碱性物质的包装印品。桃红、翠绿、青莲、品蓝、射光蓝等墨均不耐碱性,孔雀蓝的耐碱性较好,纸张大部分均是呈弱碱性的,若是印刷肥皂、香皂、白碱等碱性物质包装产品,就要考虑印品的耐碱、耐皂化性能。

           在印后的加工要避免用含碱性的粘合剂对印刷产品墨色变色的影响,如泡花碱粘合剂是呈碱性不能使用,否则易变色,应选择那些纯天然、无污染、PH值=7,呈中性环保型的粘合剂为宜。

           5.油墨不耐醇而变色:胶印润湿液中有乙醇、异丙醇。

           酒精润湿具有:

          ①润湿性能好,在版面有很好的铺展性能;

          ②由于酒精具有一定的挥发性,版面水分转移到橡皮布后,水分有一定程度的挥发,所以,纸张吸水量会减少;

          ③酒精在挥发时,能带走大量的热量,使印版温度降低,保证了油墨的流动性能。

    胶印润湿液除了用乙醇之外,还会使用丙三醇、聚乙二醇等醇类物质,酒精润湿液印出来的印品,时间长后变色,说明油墨的耐醇性能差。

           6.油墨不耐热而变色和褪色:一般情况下,油墨耐热度在120℃左右,金红墨耐热性更差,仅在70℃左右,印刷过程中油墨在墨辊和印版版面5000张/小时高速运转,摩擦则会发热一般在40~50℃,油墨在干燥过程中会释放热量,所以说堆墨的印品不要堆积过厚,要透风透气,降低温度,防止受热变色。

          倘若印品在堆置干燥过程中过多过厚接近60~70℃时,金红墨会变色、褪色,金红墨+白墨+黄墨调配的淡肉色,以及其它浅淡色的墨,往往出现印时比 较鲜艳,放置一段时间后,淡肉色则会变成偏黄色,这是金红墨不耐热的缘故。高压锅、打火灶、电饭锅等厨具包装使用时往往是油墨颜色不耐热而变色和褪色。

          7.油墨中添加的干燥剂燥油引起的变色:深颜色的油墨应加入红燥油,浅淡颜色的油墨加入白燥油,燥油的加入量不超过墨量的5%,如果用量超过20%以上使油墨变色,金红墨若加入红燥油容易变棕色,红燥油本身带有较深紫红色,调配淡色墨会有些影响,但是燥油量小影响不太大。白燥油看上去没有什么颜色,其实质是结膜之后呈现淡棕色,所以说调淡色墨用白燥油很多时,加快了油墨墨膜的氧化结膜干燥,颜色看上去鲜艳,但是,干燥之后会偏黄棕色。

          8.纸张中的化学物质引起的变色:造纸时由于漂洗及加工过程中,纸浆中往往含有硫化物或其它化合物,由于制造方法不同,有的纸张呈酸性,或呈碱性,理想中的纸张PH值=7,呈中性,纸张的酸碱性都会影响墨色,特别是对淡色墨的影响。

          纸张中硫化物或酸类物质与油墨中无机颜料起反应,当油墨连接料、色料在渗透进纸张纤维和纸面表层的氧化结膜干燥时发生变色,并使色泽变暗。

    纸张内含有铁化物可使淡色墨变成棕色,印金的金墨、烫金的电化铝箔受到硫化物侵蚀易变黑并且光泽差。铜版纸表面的白色涂料和胶料若碱性强,与酸性的颜料铁蓝等起反应,容易发生变色现象。