有機顏料的相關(guān)助劑、添加劑及應用特性

第46卷第1期染料與染色Vol.46 No.12009年2月DYESTUFFS AND COLORATIONFebruary 2009研究論文有機顏料的相關(guān)助劑、添加劑及應用特性周春隆(天津大學(xué)精細化工系,天津300072)摘要:本文介紹了用于有機顏料的相關(guān)助劑添加劑的主要類(lèi)型、應用性能及其化學(xué)結構特性;討論了不同類(lèi)型的分散、潤濕助劑及添加劑在有機顏料合成、商品化后處理過(guò)程中的主要應用特性與實(shí)例。關(guān)鍵詞:有機顏料;助劑;添加劑;表面活性劑中圖分類(lèi)號:TQ613文獻標識碼:A文章編號:1672 -1179(2009)01 -019 -3合成的有機顏料粗品(部分低檔偶氬顏料除明性;②改進(jìn)顏料粒子的軟質(zhì)結構,提高易分散性外)，通常不具備顏料的使用性能(如色光不鮮艷.能;③調整顏料表面極性與分散介質(zhì)的相容性或匹著(zhù)色強度低、易分散性與流動(dòng)性差),必須實(shí)施顏料配性;④改變產(chǎn) 品的親水或親油性,制備專(zhuān)用劑型化處理,以改進(jìn)或調整顏料的應用特性;不同類(lèi)別的(如水性涂料、溶劑型印墨及塑料著(zhù)色用色母粒等);有機顏料商品化加工技術(shù)或顏料化技術(shù),諸如:添加⑤增加顏料粒子空位效應或空間障礙,提高顏料分各種類(lèi)型的助劑與添加劑(例如:采用特定的表面活散體系貯存穩定性;⑥改進(jìn)顏料耐熱穩定性能。性劑、有機顏料衍生物.表面極性改性劑、聚合物超助劑、添加劑的作用原理:依據助劑、添加劑與分散劑、脂肪胺、脂肪酸、松香皂等);對有機顏料實(shí)有 機顏料粒子表面的相互作用不同，如:分子間的范施顏料化處理，如球磨及鹽磨、酸溶與酸析、有機溶德華引力;分子間氫鍵作用;分子間偶極作用;溶解、劑處理擠水轉相聚合物包膜、混合偶合及固態(tài)溶液吸附及沉淀作 用等,使添加劑與有機顏料粒子表面技術(shù)等,該處理過(guò)程無(wú)-不涉及到改變有機顏料顆粒相互結合,最終不僅可以改變顏料粒子表面極性或的物理化學(xué)特性,即調整到所需的粒徑大小、形狀與粒電荷,并可通過(guò)助劑分子內含有長(cháng)碳鏈或聚合溶劑徑分布晶型種類(lèi)、粒子表面極性的高低,以達到與著(zhù)化鏈 ,在顏料粒子之間產(chǎn)生空間障礙或空位效應,從色介質(zhì)具有良好的匹配性或相容性,最終使有機顏料而促進(jìn)分散體穩定性的提高。商品具有符合要求的應用性能"。作者認為有機顏料助劑.添加劑、樹(shù)脂連結料與有機顏料之間的相合成與商品加工過(guò)程的核心技術(shù)或關(guān)鍵技術(shù)為:化學(xué)互影 響作用見(jiàn)圖1。.結構( Structure),顏料粒狀大小與形狀( Particle size &[ 顏料表面特性:「連結料特性:助利、泰加所性: 1潤濕性:極性:溶解性:|分子量:酸/賦性:shape),顏料粒徑分布( Particle distibution) 及顏料粒酸/堿性:分子量:酸/離子性:極性:性基因相容性子表面極性( Particle polarity), 簡(jiǎn)稱(chēng)為:S & PPP。為使顏料商品具有符合要求的應用性能，各種殿料/連續料柜互作用類(lèi)型的助劑顏料分散劑、有機顏料衍生物與特定的粒度分布:↓著(zhù)色劑/樹(shù)脂添加劑等,在調整有機顏料粒徑大小與分布、顏料晶粘性1流動(dòng)性體系分離，顏型種類(lèi)改變顏料粒子表面極性過(guò)程中，起著(zhù)十分重粒徑形狀:色分層分散穩定性要的作用。因此,必須充分了解各種助劑、表面活性光澤度劑及添加劑的分子化學(xué)結構與應用特性，依據所選定的有機顏料結構類(lèi)型,結合應用介質(zhì)的極性特征,圍1助劑、添加劑、樹(shù)脂連結料與顏料之間的相互影響采用適宜的顏料處理工藝與最佳添加量,以獲得預從圖中可知依據體系中顏料表面特性、樹(shù)脂連期的顏料化效果。結料特性,選擇不同類(lèi)型助劑與添加劑，達到調整有機顏料諸多的應用性能。1助劑與添加劑的主要作 用及原理中國煤化工在有機顏料合成、后處理或商品化過(guò)程中各種2助HCNMHG(2-5]專(zhuān)用的助劑與添加劑的主要作用可概括如下:①調有機顏料合成、后處理或商品化過(guò)程中，可以采整顏料粒徑大小與分布,改進(jìn)著(zhù)色強度、光澤度及透用不同化學(xué)結構的專(zhuān)用助劑與添加劑，而助劑或表.19.Vol.46 No. 1染料與染色DYESTUFFS AND COLORATION第46卷第1期面活性劑，依據其溶解性可分為水溶性活性劑與油吸附后加入 堿或特定的陰離子表面活性劑，使其在溶性活性劑;如果按分子中所帶電荷不同又可分陰粒子表面 上沉淀,達到改性目的,應用于制備水性涂離子、陽(yáng)離子、兩性、非離子等四種表面活性劑,有機料著(zhù) 色的有機顏料產(chǎn)品。胺及有機酸類(lèi),按其特性亦可歸屬于陽(yáng)離子與陰離2.3 兩性表面活性劑子表面活性劑(松香酸與高級脂肪酸;脂肪胺、松香兩性表面活性劑分子中存在陰離子/陽(yáng)離子,陽(yáng)胺松香腈及磺化聚合松香衍生物)。離子/非離子以及陰離子/非離子組合三種類(lèi)型:應該指出，近年廣泛應用的聚合物高分子分散①陰離子/陽(yáng)離子組合:屬于季銨鹽帶有正電劑或超分散劑、有機顏料(自身)術(shù)生物顏料分散劑、荷 、羧酸鹽為負電荷類(lèi)型,典型品種是烷基甜菜堿,非顏料型表面改性劑以及無(wú)機化合物納米二氧化可溶于堿/酸中 ,使用的pH值范圍較廣,如月桂基、鈦硅酸鹽納米溶膠等,已顯示良好應用效果。硬脂基甜菜堿衍生物以及烷基咪唑啉,如月桂基咪2.1陰離子表面活性劑唑啉,卵磷脂:屬于磷酸酯鹽具有負電荷與季銨鹽帶可離解具有陰離子的表面活性劑,如:脂肪酸，正電荷類(lèi)型 ,主要作為親油性助劑;烷基羧酸鹽: R-C0O- Na*如:油脂(大豆油、椰子②陰離子/非離子組合:聚氧乙烯醚磺酸鹽,如:油.牛油等)經(jīng)皂化而得;肥皂類(lèi)或堿金屬脂肪酸鹽;C2H2s-0-(CH2CH20-).SO3- Na*;硬脂酸鈉CigHs,COONa;油酸鈉Cn HsCOONa;烷基③陽(yáng)離子/非離子組合:聚氧乙烯醚季銨鹽,如:磺酸羧酸鹽:磺化蓖麻油(土耳其紅油或太古油);Cr2Hs -N + (CH,)(CH2CH20-).H Cl-。烷基硫酸酯鹽: R-0-SO, - Na*脂肪醇(月桂醇)兩性表面活性劑具有良好的溶解性能,主要應用于與硫酸或氯磺酸作用而得;月桂醇硫酸酯鈉鹽; Cp其水溶液吸附 于顏料粒子表面,酸析或以金屬鹽沉淀;H2s-0-S03 - Na*月桂醇與環(huán)氧乙烷作用,再與硫增加有機顏料的親水性能, 例如:對聯(lián)苯胺黃G(C I酸反應而得;月桂醇硫酸酯鈉鹽:CnHs -0 -顏料黃 12)進(jìn)行表面處理,已取得較好的結果”。(CH,CH,0-)SO, -Na* ;烷基(苯)磺酸(ABS, AI- 2.4 非離子型表面活性劑kyl Benzene Sulfonic Acid)鈉鹽: R(Ar) -SO, -Na*。非離子型表面活性劑分子中含有羥基及醚鍵結陰離子表面活性劑應用于有機顏料合成過(guò)程合的親水基團 ,在水中不離解成離子,按分子中親水中,吸附于有機顏料懸浮體顏料粒子表面上,通過(guò)酸性基團種類(lèi) 不同，可分為兩大類(lèi):析或添加金屬鹽使其沉淀;增加有機顏料親水性,提①聚乙二醇類(lèi),如脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚高表面極性,改性顏料產(chǎn)品劑型主要適用于水性印氧乙烯醚類(lèi)、脂肪酸聚氧乙烯醚等。國產(chǎn)乳化劑OS .墨與水性涂料著(zhù)色。系列及OP系列(乳化劑、洗滌劑及柔軟劑)。2.2陽(yáng)離子表面活性劑②多元醇類(lèi)型:主要為丙三醇.季戊四醇及山梨在陽(yáng)離子表面活性劑分子結構中,陽(yáng)離子處于糖醇行生物， 典型品種是由山梨糖醇與脂肪酸作用，疏水性基- -側, 于水中可離解為陽(yáng)離子;有時(shí)又稱(chēng)為再脫水生 成的單酯物,依據脂肪酸碳鏈不同,可有不“逆性肥皂”或“陽(yáng)性肥皂”。主要為高級烷基叔胺同牌 號商品,如商品Span 20(月桂酸)、Span 40(棕櫚及季銨鹽,如下述示例: .酸)、斯盤(pán)(Span)80等。由斯盤(pán)20及斯盤(pán)80分別與環(huán)氧乙烷進(jìn)行加成反應,則轉變?yōu)榱硪活?lèi)重要商品RVCHs cr R: CrHhsr:月椎基R Cntr:硬脂基助劑吐溫(Tween)20及吐溫80。H,CHyCOHNH.CH.C-OHQ(CHzCH.OLHCrzHs-N-CH alov)HH(OCH.CH2)O0(CH2CH2O)nHSapamin BCHHyCrH3COOC1H3C00N - tllw alkyl -N,N,N' ,N' - pentamethyl -1,(Tween 80)(Span 80)3 - propanediamine dichloride , Adogen 477斯盤(pán)20,斯盤(pán)80分子中羥基與環(huán)氧乙烷進(jìn)行加CHgCH3Tllw-如CH.CH2CH2- CH成反應中國煤化工吐溫80,分子引入CH, a"多個(gè)身lYHCNMHG的增加，HLB值為陽(yáng)離子表面活性劑具有鹽的結構特性,同樣適15, 用于增加有機顏料親水性能。用于有機顏料表面改性,在有機顏料懸浮體中添加，為改進(jìn)銅酞菁的水介質(zhì)中分散性能,曾研究將●20.染料與染色Vol.46 No. 1周春隆_有機顏料的相關(guān)助劑 添加劑及應用特性2009年2月吐溫20進(jìn)-步與氯乙酸進(jìn)行縮合應,引人極性羧酸美國太陽(yáng)化學(xué)專(zhuān)利中報道了許多不同的脂肪胺基,用于對銅酞菁實(shí)施表面處理的分散劑(RSJ),使商品 與化學(xué)結構,如:Duomeen T ,(N-牛脂基-1,3CuPc顏料增加極性,降低接觸角，提高銅酞菁在水- 二氨基丙烷)、Duomeen C,(N-可可基-1,3'-中的分散體穩定性能']:二氨基丙烷)、Duomeen 0,(N-油酸基-1,3二氨CnHzCOOCH2、基丙烷)、Triamine T ,(N-牛脂基-3,'3-二氨基氟乙酸Tween 20一NOOCH2(OCH2CH)nO"C.rC.CoN 雙丙烷)、 Tiamine C ,(N-可可基-1,3'-二氨基分散劑RS J0(CH2CH2OI-CH2COONa丙烷)(8]。③烷基多苷或烷基聚葡萄糖苷(APG):系由脂上述脂肪胺衍生物極性較低,主要應用于降低肪醇與葡萄糖在催化劑作用下進(jìn)行醚化反應,制備有機顏料表面極性,用于制備凹版溶劑印墨的擠水具有如下化學(xué)結構通式:轉相色膏,如:C.L顏料黃12、C.L顏料紅49、C. LHPH顏料紅57等顏料的改性處理。APGCiba-Geigy部分脂肪胺商品名稱(chēng)與化學(xué)結R=Cg~Cig;x=1.4-1.8構:[9]OH表1Ciba-Geigy公司推薦的部分脂肪胺商品名稱(chēng)烷基R的碳鏈長(cháng)度一般為Cg -C16,聚合度x約.Ameen T長(cháng)鏈脂肪伯胺 Ammeen L-PS芳烷基伯胺為1.4~1.8;通常短碳鏈烷基和高聚合葡萄糖為淺Ameen 2HT長(cháng)鏈脂肪仲胺Armeen L- 2PS芳烷基仲胺黃色水溶液,而長(cháng)碳鏈烷基和低聚合葡萄糖為淺黃Ameen DMHTD長(cháng)鏈脂肪叔胺Duomeen L15 環(huán)氧乙烷化脂肪胺色膏狀物。Ameen L.11 十七烷基丙膠 DuomenL-PS 芳烯烴基二胺該類(lèi)衍生物可用作有機顏料的改性劑，依據分有機酸類(lèi):脂肪酸衍生物如:月桂酸Cr2H2s -子中含有多個(gè)羥基,調整分子中碳鏈長(cháng)度,使其具有COOH 、硬脂酸C1gH;7 - C0OH、松香酸、四氫松香酸較強親水性,采用烷基聚葡萄糖苷對有機顏料品種及二聚松香酸等。 .實(shí)施表面改性,可明顯地提高著(zhù)色強度,尤其適用水H& ,COOHHsG ,cOoHCOOH基印墨體系,增加光澤度與透明度。HarcrosChemicalIne公司投放市場(chǎng)牌號為.HCCHsHSCAPC@ Glycosides產(chǎn)品，如:APC@ 225 (碳鏈長(cháng)度8~松香酸四氨化松香酸H二:票松香酸CH。10,聚合度x=1.8),APG@ 600SP (碳鏈長(cháng)度12 ~14,聚合度x=1.4)。美國專(zhuān)利(US 5, 176, 750,用法是將其溶于醋酸/堿水溶液中,吸附于顏料1993)介紹了對C.I顏料黃74、C.I顏料紅2、C.L粒子表面 ,用堿/酸中和呈游離胺/酸形式沉淀;或與顏料紅22及C.1.顏料紅147等品種的表面改性處陰/陽(yáng)離子表面活性劑成鹽,可增加有機顏料親油性理?；蛴H水性能。如以不同碳鏈的脂肪酸對聯(lián)苯胺黃G2.5有機胺及有機酸類(lèi)(C.I顏料黃12)進(jìn)行表面處理,己取得較好的結有機胺系指具有不同碳原子數目的脂肪伯胺果5]。(如:硬脂胺或十八胺,C1g H, -NH2)、仲胺、二元胺2.6 聚合物分散劑或超分散劑(如:硬脂基丙二胺,國內商品名稱(chēng)為DDA-18):由英國lCI公司有機部以“超分散劑”(Hyper-CpHJyNHCH2CH2CH,NH2disperdsnts)來(lái)描述該類(lèi)新型分散劑,與經(jīng)典表面活環(huán)烷烴脂肪胺衍生物如:環(huán)己基丙二胺:性劑有著(zhù)根本區別,在有機溶劑中對顏料的分散抗絮凝性及分散體穩定性甚為有效,并以Solsperse 牌號出售。超分散劑在印墨及涂料的制備過(guò)程中顯示松香胺,脫氫松香胺,松香腈:獨特性能:在低粘度下制備高顏料含量的分散體系;HG, ,cnHsG ,CH,NH2HsG ,CH2NH2在有中國煤化工料分散體系;制備適用!YHCNMHG濃縮物;制備出高yCCHs HC光澤度、高透明度的印墨產(chǎn)品。松喬脯.CH松否肢脫氫松香胺(未完待續)●21.