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顔料的應用非常廣泛,但其性能受到顆粒大小、粒子形狀及其在使用介質中的分散穩定性的影響,所以制備過程中或使用前顔料一般需進行表面改性。
一、顔料為什麼要進行表面改性?
對無機顔料進行表面改性,可進一步提高顔料的應用性能和使用效果,充分體現其光學性質和顔料性能,是提升顔料質量檔次的主要措施之一。
表面改性的目的可概括為以下3個方面:
- 提高顔料本身的特性,如着色力、遮蓋力等;
- 提高使用性能,增強顔料在溶劑和樹脂中的分散性和分散穩定性;
- 提高顔料制成品的耐久性、化學穩定性和加工性能。
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二、無機顔料如何進行表面改性?
顔料的表面處理工藝名目繁多,各種不同類型的顔料以及各種具體的性能要求,産生了各種各樣的表面處理方式,根據作用方法可分為:
- 酸、堿、鹽、中性化合物的吸附;
- 離子交換吸附;
- 共價鍵吸附;
- 高分子吸附;
- 中和沉澱反應。
為讓大家更清楚直觀的了解無機顔料的表面改性,我們通過以下15個例子來介紹無機顔料常見的表面改性方法:
- 鉻黃在制造過程中容易發脹、變稠,在調色時容易出現“絲光”,通過添加鋅皂、磷酸鋁、氫氧化鋁來減少其粗針狀晶體,降低發脹現象。
- 鉛鉻黃顔料可以用二氧化矽或銻化合物或稀土元素進行表面處理,以提高其耐光、耐熱和化學穩定性。
- 镉黃可以通過SiO2、Al2O3表面處理來提高其表面積、增強耐候性,也可以通過添加硬脂酸鈉、烷基磺酸鹽等使其表面從親水性變為親油性而更容易在樹脂中分散。
- 镉紅通過Al2O3、SiO2包膜表面處理也可以提高其分散性和耐候性。
- 氧化鐵在某些高分子聚合物中具有一定的觸媒作用活性,能引起聚合物早期老化,因此在其表面以氧化鋁一二氧化矽或有機矽包膜來降低其活性,可提高塑料制品的使用壽命。用氧化鋁或氧化矽包膜的氧化鐵顔料也是一種抗絮凝氧化鐵顔料,适于塗料中應用。
- 采用高嶺土或其他惰性材料為核,表面經多磷酸鈉活化,使α-FeOOH微晶包覆,鍛燒後即可得到包核型氧化鐵紅,目前該工藝已得到工業化生産的應用。
- 氧化鐵顔料可以用硬脂酸作表面處理劑,提高其在有機介質中的分散性,也可以通過Al2O3表面處理,增強其表面親油性能。
- 透明氧化鐵黃,可以通過添加十二烷基萘磺酸鈉表面處理來提高它的分散性和透明度。
- 為改進鐵黃在有機溶劑中的分散性,通常采用在體系中加入分散劑控制粒子的大小和均勻性,或加入表面活性劑将鐵黃粒子由表面張力較高的親水性變成疏水性。
- 氧化鐵藍顔料耐堿性差,可以通過脂肪胺表面處理來增強其耐堿性能。
- 群青的耐酸性差,可以通過SiO2表面處理來提高它的耐酸性能。
- 立德粉可以通過稀土元素表面處理來降低立德粉中硫化鋅的光化學活性。
- 碳酸鈣可以通過硬脂酸、硬脂酸鈣、聚丁二烯、松香酸或钛酸酯、磷酸酯、矽烷偶聯劑表面處理,生産出各種不同牌号、不同用途的活性碳酸鈣。
- 高嶺土可以通過某些季胺鹽或甲基丙烯酸酯、矽烷、脂肪酸、钛酯酸進行表面處理,制成應用性能極佳的活性高嶺土。
- 钛白粉可以通過Al2O3、SiO2表面處理來提高其耐候性,以及用各種有機表面活性劑來提高它的濕潤性和分散性。
總之,顔料的表面處理是一種顔料生産過程中改善顔料性能的有效措施,具體品種的具體處理方法繁多,不同顔料究竟應選用哪種表面活性劑,需要依據表面改性目的、生産成本及應用效果等方面綜合考慮來确定。
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