涂料文集
无机颜料的表面处理
摘要:介绍了无机颜料表面处理的作用及实现途径,并对其作用机理进行了分析,还叙述了表面活性剂的选择和处理方式。 
   关键词:无机颜料;表面处理;表面活性剂 
    对无机颜料进行表面处理,可以进一步提高颜料的应用性能和使用效果,充分体现其光学性质和颜料性能,是提升颜料质量档次的主要措施之一。 
    1 表面处理的作用 
    表面处理的作用可概括为以下三个方面:①提高颜料本身的特性,如着色力、遮盖力等;②提高使用性能,增强颜料在溶剂和树脂中的分散性和分散稳定性;③提高颜料制成品的耐久性、化学稳定性和加工性能。具体如图 1 所示。 
 
 图 1 颜料表面处理的作用
    颜料的表面处理可以通过无机包膜和添加有机表面活性剂来实现其目的,例如: 
    铬黄在制造过程中容易发胀、变稠,在调色时容易出现“丝光”,通过添加锌皂、磷酸铝、氢氧化铝来减少其粗针状晶体,降低发胀现象;铅铬黄颜料可以用二氧化硅或锑化合物或稀土元素进行表面处理,以提高其耐光、耐热和化学稳定性;镉黄可以通过 SiO 2 、 Al 2 O 3 表面处理来提高其表面积、增强耐候性,也可以通过添加硬脂酸钠、烷基磺酸盐等使其表面从亲水性变为亲油性而更容易在树脂中分散;镉红通过 Al 2 O 3 、 SiO 2 包膜表面处理也可以提高其分散性和耐候性;氧化铁颜料可以用硬脂酸作表面处理剂,提高其在有机介质中的分散性,也可以通过 Al 2 O 3 表面处理,增强其表面亲油性能;透明氧化铁黄,可以通过添加十二烷基萘磺酸钠表面处理来提高它的分散性和透明度;氧化铁蓝颜料耐碱性差,可以通过脂肪胺表面处理来增强其耐碱性能;群青的耐酸性差,可以通过 SiO 2 表面处理来提高它的耐酸性能;立德粉可以通过稀土元素表面处理来降低立德粉中硫化锌的光化学活性;碳酸钙可以通过硬脂酸、硬脂酸钙、聚丁二烯、松香酸或钛酸酯、磷酸酯、硅烷偶联剂表面处理,生产出各种不同牌号、不同用途的活性碳酸钙;高岭土可以通过某些季胺盐或甲基丙烯酸酯、硅烷、脂肪酸、钛酯酸进行表面处理,制成应用性能极佳的活性高岭土;钛白粉可以通过 Al 2 O 3 、 SiO 2 、 ZrO 2 表面处理来提高其耐候性,以及用各种有机表面活性剂来提高它的湿润性和分散性。 
    2 表面处理的作用机理 
    无机颜料的基本光学性能和颜料性能,主要由以下三方面来确定:①颜料与分散介质之间的折光率之差;②被固体吸收的光(包括固体中的杂质);③粒径及粒径分布。其中粒径及粒径分布可以通过表面处理来改善。 
    在颜料生产过程中,无论被研磨多细的颜料粉末,总会含有一些聚集和絮凝粒子。颜料在运输、储存过程中,由于挤压、受潮会进一步絮凝成大颗粒,而且颜料越细、表面积越大、表面能更高,更容易絮凝在一起。如果通过适当的表面活性剂处理后,这些絮凝的大颗粒,在使用时就很容易被分散开来,其分散机理主要如下: 
    2.1 润 湿 
    无机颜料粉末在液体中的分散主要经过以下三个阶段:①粉末的湿润,液体不仅要湿润粉末的表面,还要把粉末粒子间的空气和水分置换出来;②通过湿润的粉末并置换出粒子间的空气和水分后,颜料粉末中的絮凝体和聚集体被破坏;③被湿润和被破坏的絮凝体和聚集体粉末在液体中保持稳定的分散状态。也就是说分散是润湿—分散—保持分散体稳定的过程。一般情况下,无机颜料在使用前是很少进行烘干处理的,颜料的表面除了夹杂着空气,还吸附一层水膜。颜料表面通常所吸附的水量,相当于固体表面上所形成单分子膜所需要的水量。例如每克 TiO 2 表面积为 10m 2 ,水分子吸附层厚度为 10 × 10 -10 m ,单分子膜所需要的水量约为颜料重量的 0.3% ,所以颜料中的水分含量也是影响其分散性能的主要因素之一。固体被湿润的好坏,可根据其接触角来判断,接触角为 0 °表示完全湿润,液体完全展布在固体的表面;接触角为 180 °表示完全不湿润,液体呈水珠状附着在固体的表面。
图 1 颜料表面处理的作用
    颜料的表面处理可以通过无机包膜和添加有机表面活性剂来实现其目的,例如: 
    铬黄在制造过程中容易发胀、变稠,在调色时容易出现“丝光”,通过添加锌皂、磷酸铝、氢氧化铝来减少其粗针状晶体,降低发胀现象;铅铬黄颜料可以用二氧化硅或锑化合物或稀土元素进行表面处理,以提高其耐光、耐热和化学稳定性;镉黄可以通过 SiO 2 、 Al 2 O 3 表面处理来提高其表面积、增强耐候性,也可以通过添加硬脂酸钠、烷基磺酸盐等使其表面从亲水性变为亲油性而更容易在树脂中分散;镉红通过 Al 2 O 3 、 SiO 2 包膜表面处理也可以提高其分散性和耐候性;氧化铁颜料可以用硬脂酸作表面处理剂,提高其在有机介质中的分散性,也可以通过 Al 2 O 3 表面处理,增强其表面亲油性能;透明氧化铁黄,可以通过添加十二烷基萘磺酸钠表面处理来提高它的分散性和透明度;氧化铁蓝颜料耐碱性差,可以通过脂肪胺表面处理来增强其耐碱性能;群青的耐酸性差,可以通过 SiO 2 表面处理来提高它的耐酸性能;立德粉可以通过稀土元素表面处理来降低立德粉中硫化锌的光化学活性;碳酸钙可以通过硬脂酸、硬脂酸钙、聚丁二烯、松香酸或钛酸酯、磷酸酯、硅烷偶联剂表面处理,生产出各种不同牌号、不同用途的活性碳酸钙;高岭土可以通过某些季胺盐或甲基丙烯酸酯、硅烷、脂肪酸、钛酯酸进行表面处理,制成应用性能极佳的活性高岭土;钛白粉可以通过 Al 2 O 3 、 SiO 2 、 ZrO 2 表面处理来提高其耐候性,以及用各种有机表面活性剂来提高它的湿润性和分散性。 
    2 表面处理的作用机理 
    无机颜料的基本光学性能和颜料性能,主要由以下三方面来确定:①颜料与分散介质之间的折光率之差;②被固体吸收的光(包括固体中的杂质);③粒径及粒径分布。其中粒径及粒径分布可以通过表面处理来改善。 
    在颜料生产过程中,无论被研磨多细的颜料粉末,总会含有一些聚集和絮凝粒子。颜料在运输、储存过程中,由于挤压、受潮会进一步絮凝成大颗粒,而且颜料越细、表面积越大、表面能更高,更容易絮凝在一起。如果通过适当的表面活性剂处理后,这些絮凝的大颗粒,在使用时就很容易被分散开来,其分散机理主要如下: 
    2.1 润 湿 
    无机颜料粉末在液体中的分散主要经过以下三个阶段:①粉末的湿润,液体不仅要湿润粉末的表面,还要把粉末粒子间的空气和水分置换出来;②通过湿润的粉末并置换出粒子间的空气和水分后,颜料粉末中的絮凝体和聚集体被破坏;③被湿润和被破坏的絮凝体和聚集体粉末在液体中保持稳定的分散状态。也就是说分散是润湿—分散—保持分散体稳定的过程。一般情况下,无机颜料在使用前是很少进行烘干处理的,颜料的表面除了夹杂着空气,还吸附一层水膜。颜料表面通常所吸附的水量,相当于固体表面上所形成单分子膜所需要的水量。例如每克 TiO 2 表面积为 10m 2 ,水分子吸附层厚度为 10 × 10 -10 m ,单分子膜所需要的水量约为颜料重量的 0.3% ,所以颜料中的水分含量也是影响其分散性能的主要因素之一。固体被湿润的好坏,可根据其接触角来判断,接触角为 0 °表示完全湿润,液体完全展布在固体的表面;接触角为 180 °表示完全不湿润,液体呈水珠状附着在固体的表面。
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 图 1 颜料表面处理的作用
    颜料的表面处理可以通过无机包膜和添加有机表面活性剂来实现其目的,例如: 
    铬黄在制造过程中容易发胀、变稠,在调色时容易出现“丝光”,通过添加锌皂、磷酸铝、氢氧化铝来减少其粗针状晶体,降低发胀现象;铅铬黄颜料可以用二氧化硅或锑化合物或稀土元素进行表面处理,以提高其耐光、耐热和化学稳定性;镉黄可以通过 SiO 2 、 Al 2 O 3 表面处理来提高其表面积、增强耐候性,也可以通过添加硬脂酸钠、烷基磺酸盐等使其表面从亲水性变为亲油性而更容易在树脂中分散;镉红通过 Al 2 O 3 、 SiO 2 包膜表面处理也可以提高其分散性和耐候性;氧化铁颜料可以用硬脂酸作表面处理剂,提高其在有机介质中的分散性,也可以通过 Al 2 O 3 表面处理,增强其表面亲油性能;透明氧化铁黄,可以通过添加十二烷基萘磺酸钠表面处理来提高它的分散性和透明度;氧化铁蓝颜料耐碱性差,可以通过脂肪胺表面处理来增强其耐碱性能;群青的耐酸性差,可以通过 SiO 2 表面处理来提高它的耐酸性能;立德粉可以通过稀土元素表面处理来降低立德粉中硫化锌的光化学活性;碳酸钙可以通过硬脂酸、硬脂酸钙、聚丁二烯、松香酸或钛酸酯、磷酸酯、硅烷偶联剂表面处理,生产出各种不同牌号、不同用途的活性碳酸钙;高岭土可以通过某些季胺盐或甲基丙烯酸酯、硅烷、脂肪酸、钛酯酸进行表面处理,制成应用性能极佳的活性高岭土;钛白粉可以通过 Al 2 O 3 、 SiO 2 、 ZrO 2 表面处理来提高其耐候性,以及用各种有机表面活性剂来提高它的湿润性和分散性。 
    2 表面处理的作用机理 
    无机颜料的基本光学性能和颜料性能,主要由以下三方面来确定:①颜料与分散介质之间的折光率之差;②被固体吸收的光(包括固体中的杂质);③粒径及粒径分布。其中粒径及粒径分布可以通过表面处理来改善。 
    在颜料生产过程中,无论被研磨多细的颜料粉末,总会含有一些聚集和絮凝粒子。颜料在运输、储存过程中,由于挤压、受潮会进一步絮凝成大颗粒,而且颜料越细、表面积越大、表面能更高,更容易絮凝在一起。如果通过适当的表面活性剂处理后,这些絮凝的大颗粒,在使用时就很容易被分散开来,其分散机理主要如下: 
    2.1 润 湿 
    无机颜料粉末在液体中的分散主要经过以下三个阶段:①粉末的湿润,液体不仅要湿润粉末的表面,还要把粉末粒子间的空气和水分置换出来;②通过湿润的粉末并置换出粒子间的空气和水分后,颜料粉末中的絮凝体和聚集体被破坏;③被湿润和被破坏的絮凝体和聚集体粉末在液体中保持稳定的分散状态。也就是说分散是润湿—分散—保持分散体稳定的过程。一般情况下,无机颜料在使用前是很少进行烘干处理的,颜料的表面除了夹杂着空气,还吸附一层水膜。颜料表面通常所吸附的水量,相当于固体表面上所形成单分子膜所需要的水量。例如每克 TiO 2 表面积为 10m 2 ,水分子吸附层厚度为 10 × 10 -10 m ,单分子膜所需要的水量约为颜料重量的 0.3% ,所以颜料中的水分含量也是影响其分散性能的主要因素之一。固体被湿润的好坏,可根据其接触角来判断,接触角为 0 °表示完全湿润,液体完全展布在固体的表面;接触角为 180 °表示完全不湿润,液体呈水珠状附着在固体的表面。
图 1 颜料表面处理的作用
    颜料的表面处理可以通过无机包膜和添加有机表面活性剂来实现其目的,例如: 
    铬黄在制造过程中容易发胀、变稠,在调色时容易出现“丝光”,通过添加锌皂、磷酸铝、氢氧化铝来减少其粗针状晶体,降低发胀现象;铅铬黄颜料可以用二氧化硅或锑化合物或稀土元素进行表面处理,以提高其耐光、耐热和化学稳定性;镉黄可以通过 SiO 2 、 Al 2 O 3 表面处理来提高其表面积、增强耐候性,也可以通过添加硬脂酸钠、烷基磺酸盐等使其表面从亲水性变为亲油性而更容易在树脂中分散;镉红通过 Al 2 O 3 、 SiO 2 包膜表面处理也可以提高其分散性和耐候性;氧化铁颜料可以用硬脂酸作表面处理剂,提高其在有机介质中的分散性,也可以通过 Al 2 O 3 表面处理,增强其表面亲油性能;透明氧化铁黄,可以通过添加十二烷基萘磺酸钠表面处理来提高它的分散性和透明度;氧化铁蓝颜料耐碱性差,可以通过脂肪胺表面处理来增强其耐碱性能;群青的耐酸性差,可以通过 SiO 2 表面处理来提高它的耐酸性能;立德粉可以通过稀土元素表面处理来降低立德粉中硫化锌的光化学活性;碳酸钙可以通过硬脂酸、硬脂酸钙、聚丁二烯、松香酸或钛酸酯、磷酸酯、硅烷偶联剂表面处理,生产出各种不同牌号、不同用途的活性碳酸钙;高岭土可以通过某些季胺盐或甲基丙烯酸酯、硅烷、脂肪酸、钛酯酸进行表面处理,制成应用性能极佳的活性高岭土;钛白粉可以通过 Al 2 O 3 、 SiO 2 、 ZrO 2 表面处理来提高其耐候性,以及用各种有机表面活性剂来提高它的湿润性和分散性。 
    2 表面处理的作用机理 
    无机颜料的基本光学性能和颜料性能,主要由以下三方面来确定:①颜料与分散介质之间的折光率之差;②被固体吸收的光(包括固体中的杂质);③粒径及粒径分布。其中粒径及粒径分布可以通过表面处理来改善。 
    在颜料生产过程中,无论被研磨多细的颜料粉末,总会含有一些聚集和絮凝粒子。颜料在运输、储存过程中,由于挤压、受潮会进一步絮凝成大颗粒,而且颜料越细、表面积越大、表面能更高,更容易絮凝在一起。如果通过适当的表面活性剂处理后,这些絮凝的大颗粒,在使用时就很容易被分散开来,其分散机理主要如下: 
    2.1 润 湿 
    无机颜料粉末在液体中的分散主要经过以下三个阶段:①粉末的湿润,液体不仅要湿润粉末的表面,还要把粉末粒子间的空气和水分置换出来;②通过湿润的粉末并置换出粒子间的空气和水分后,颜料粉末中的絮凝体和聚集体被破坏;③被湿润和被破坏的絮凝体和聚集体粉末在液体中保持稳定的分散状态。也就是说分散是润湿—分散—保持分散体稳定的过程。一般情况下,无机颜料在使用前是很少进行烘干处理的,颜料的表面除了夹杂着空气,还吸附一层水膜。颜料表面通常所吸附的水量,相当于固体表面上所形成单分子膜所需要的水量。例如每克 TiO 2 表面积为 10m 2 ,水分子吸附层厚度为 10 × 10 -10 m ,单分子膜所需要的水量约为颜料重量的 0.3% ,所以颜料中的水分含量也是影响其分散性能的主要因素之一。固体被湿润的好坏,可根据其接触角来判断,接触角为 0 °表示完全湿润,液体完全展布在固体的表面;接触角为 180 °表示完全不湿润,液体呈水珠状附着在固体的表面。
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