顏料色漿的顏色,著色強度、遮蓋性,均勻性,牢度等應用性能很大程度上取決于顏料在水溶液中的顆粒大小及其分布和分散性。隨著溶液中的顏料粒徑變小,分散性變好,著色強度,遮蓋性,染色均勻性均將得到較大幅度的提高,而牢度將有所降低,粘度亦將增加。一般認為11~42顏料的平均粒徑在011~012Lm左右,其性能較佳。但是顏料顆粒粒徑大小和顏料色漿的分散性,除了決定于所用分散劑的表面特性以外,還與分散液中電介質、pH值、研磨介質的粒徑、研磨時間和顏料結構等制漿工藝條件密切相關。

顏料微粒分散體在熱力學上是不穩(wěn)定的,顏料粒子愈小,表面能愈高,在攪拌等作用下,相互碰撞的粒子很容易發(fā)生聚集;同時在研磨過程中隨著水分從顆粒之間移出,亦容易促使較小顏料粒子形成能量較低的大粒子,因此,顏料粒子的聚集是不可避免的。而顏料分散體系的穩(wěn)定性與粒子表面特性,被介質的潤濕與分布的狀態(tài)等因素有關。

顏料的分散穩(wěn)定性就是保證粒子完全潤濕和分離,并使其均勻地分布于介質中。所以有機顏料色漿的制漿過程實質上就是通過適當的工藝方法,使之達到適宜作為顏料色漿用的程度。而顏料的粉碎效果,在很大程度上又取決于顏料在水溶液中的粘度等性質,以及設備的效率。

二、試驗材料、儀器與方法

1. 試驗材料

1.1 顏料 酞菁綠G,嫩黃F7G,黃光妃紅F5B均為商品顏料。

1.2 藥品 除螯合劑HS為工業(yè)品外,其余藥品均為試劑級。

1.3 表面活性劑 試驗所用的陰離子和非離子表面活性劑均為商品。

1.4 織物 平紋細棉布2. 試驗儀器

250ml立式研磨機,CoulterLS230激光粒度分布儀(美國),JZHY-180型界面張力儀,WSD-3型白度儀;TQ-328型電光分析天平,抽濾裝

顏料色漿制漿工藝條件與分散性研究置。

3. 試驗方法

3.1 顏料色漿研磨,按規(guī)定工藝處方,將除砂以外的物料倒入研磨機中研磨3分鐘后,再加入規(guī)定量的砂子,研磨2小時后倒出,過濾,得到所需的色漿。

3.2 顏料顆粒粒徑測定

激光粒度分布儀上測定,并用體積平均粒徑(dmean)和標準偏差(SD)來表示粒徑及其分布情況。

3.3 顏料色漿分散性測定

稱取一定量顏料,置于250ml燒杯中,加入規(guī)定量水,在電磁恒溫攪拌器上于25e恒溫條件下攪拌5分鐘。然后將攪拌好的顏料色漿液,倒入放有經潤濕過的,并由鋼圈壓緊的二張快速濾紙的布氏漏斗中,在250?1mmHg和25e恒溫條件下過濾,記錄流經時間(秒),重復測定二次,取其平均值。

三、試驗結果與討論

1. 電介質對顏料色漿的分散性影響本文選擇了陰離子(分散劑NNO)和非離子(T-60)兩種不同類別的表面活性劑與乳化劑EL,以315B1(W/W)復配后,添加相同克分子濃度(011N)的不同類別的電介質,并測定其表面特性的變化情況以及對酞菁綠G顏料色漿的分散性和色光的影響

由表1可見,在水溶液中電介質的存在會導致CMC和CCMC的下降,若再加金屬螯合劑(螯合劑HS)后,則CMC和CCMC還會進一步降低。亦即少量電介質存在,可使表面活性劑的表面活性得到提高,而且加入螯合劑后,表面活性提高得更大。同時電介質的金屬離子價數不同,對表面活性的影響是有所不同的。

試驗還表明,當電介質存在時,會使顏料色漿顆粒變大,粒徑分布不均勻,分散性變差,其中三價,,

影響變小,其順序為Al+>Mg+>Na+。這可能是由于多價負離子壓縮了膠團表面雙電層厚度,使膠團帶電量下降,減少顆粒間斥力,從而使分散性下降。此外,在加入螯合劑(HS)后,則可使粒徑變小、顆粒分布變?yōu)榫鶆?分散性變好。由此可見,顏料在研磨過程中,水、顏料或表面活性劑中有電介質存在,會對顏料色漿顆粒的粒徑及分散性有較大影響。為此,必須在研磨過程中,防止電介質的帶入,或通過添加螯合劑來改善顏料色漿的

染料工業(yè)

分散穩(wěn)定性。然而,螯合劑HS的加入,將使顏料在織物上的亮度(L*),綠度(-a*),和鮮艷度(c*)有所減弱。所以應盡量避免從水、顏料、分散劑中帶入電介質,這對提高顏料色漿的分散性是十分重要的。

由上可見,電介質雖然能改善表面活性劑的表面活性,但對顏料色漿的分散性卻帶來不利的影響。為此,我們進一步對不同用量電介質對表面活性劑的表面特性與顏料色漿分散性,色光的影響作了試驗

隨著電介質用量的增加,分散劑(T-60+EL)的濁點和CMC有所下降,CCMC值卻有所增加,亦即降低表面張力的能力下降。同時顏料顆粒粒徑變大,分布不均勻,分散性變差;在織物上的亮度、綠度和鮮艷度等色光均有所降低。這充分說明,電介質用量較少時,可改善表面活性劑的表面活性,但用量增加后使降低表面張力的能力下降,因此,顏料顆粒的粒徑變大,分散性變差,色光變暗?？傊?溶液中電介質含量愈大,對顏料色漿的分散性和色光的影響愈大。

2.介質pH對顏料色漿的分散性和色光影響本文選擇了陰離子和非離子兩組表面活性劑與乳化劑EL復配作為酞菁綠G的分散劑,并在不同pH值的緩沖溶液中進行研磨,測定其表面特性,顏料顆粒粒徑及其分布和分散性,織物的色光變化

不同用量電介質對顏料色漿分散性與色光的影響

表面活性劑電介質及其用量(g/l)表面活性

濁點

SD分散性

分散性

色光
注:顏料為酞菁綠G

不同pH值對顏料色漿的分散性和色光影響

陰離子表面活性劑(MF+EL)

介質pH值對陰離子、非離子表面活性劑的表面特性無明顯影響,而研磨后所得顏料顆粒粒徑和分散性變化亦并不明顯。但從這些數據表明,pH在7時粒徑為最小,分布最均勻;而其分散性卻在pH為9或10時為最好;此時的亮度(L*)、綠度(-a*)、和鮮艷度(c*)均稍有所提高。由此可見,pH值對顏料色漿粒徑和分散性影響不大,從粒徑來看,pH值為7時可得到最小的粒徑,分布亦較均勻。因此研磨時建議應盡量控制在中性或稍帶堿性為宜。

3. 研磨介質粒徑及研磨時間對顏料色漿的分散性和色光的影響

本文采用了不同粒徑的玻璃珠對酞菁綠G在T-60與EL作為分散劑條件下,研磨2小時,測定其顏料顆粒粒徑及其分布、分散性和色光

顏料色漿制漿工藝條件與分散性研究

不同粒徑的研磨介質對顏料色漿分散性和色光的影響

隨著研磨介質粒徑變小,所得的顏料顆粒變小,分布更均勻,分散性更好,而且亮度(L)、綠度(-a)和鮮艷度(c)均有所增加。其中研磨介質的粒徑為014~016和018~110mm,對顏料色漿粒子大小和分散性的變化不大,而且色光比較接近,但研磨介質粒徑小,研磨后色漿的過濾較為困難。而與粒徑為2~4mm研磨介質相比,色漿粒徑大小,分散性和色光的變化卻

較為明顯。為了過濾方便,建議采用018~110mm玻璃珠。

為了進一步了解采用不同粒徑研磨介質時,研磨時間對顏料色漿分散性的影響。我們還對T-60+EL二元復配物和AES+TX-10+EL、平平加0+T-60+EL兩組三元復配物,進行了研磨時間對顏料色漿分散性和粒徑影響的試驗,研磨時間對顏料色漿分散性的影響

可以清楚地看到,采用較小粒徑玻璃珠進行研磨,在最初1~2小時內,隨研磨時間的增加顏料的粒徑明顯變小,分散性有較大的改善,但在研磨2小時后,顏料顆粒粒徑和分散性隨研磨時間的增加,不僅沒有明顯的改善,反而變差。對三元復配物來說,繼續(xù)增加研磨時間,分散性亦只能在1115~13秒和1315~15秒之間,并未得到明顯的改善。在試驗中還發(fā)現,對二元復配物,研磨時間過長,水分逐漸蒸發(fā),色漿粘度變大,顏料粒子發(fā)生凝聚,粒子變大,分散性明顯變差。因此,我們認為研磨時間為2~3小時為宜,并采用較細的研磨介質可得到粒徑較小、分散性較好的顏料色漿。

4.復配比例對顏料色漿的分散性影響

我們將陰/非和非/非兩組表面活性劑與乳化劑

復配后組成三元復配物,并將EL用量固定,改變陰/非和非/非二只表面活性劑的復配比例,測定顏料色漿分散性和色光的變化情況,其結果如表5所示。

由表5三組數據可見,隨著二元組分復配比例的不同,顏料色漿的粒徑和分散性有一定的變化,以1B1比例復配可得到最細的顏料顆粒和最好的分散性,而且其色光亦較亮而艷。這可能由于當AES與F-68,平平加0與T-60,T-20與T-60二者以1B1比例復配時,其復配物的CMC和CCMC值均為最低,亦即表面活性最大,若提高任何一個表面活性劑的比例后,CMC和CCMC值均會增加,而使表面活性降低,不易形成膠束,從而分散性變差。

染料工業(yè)

不同復配比例對顏料色漿的分散性和色光的影響

面活性劑復分散性

5.對不同結構顏料的適用性

本文根據對酞菁綠G的試驗結果,選擇幾組

分散劑,并在確定的工藝條件下對其他不同結構顏料進行適用性試驗

注:砂徑為018~1mm 砂磨時間為2小時

同一組分散劑對不同結構顏料的適用性是不同的,所選用的幾組配方,對酞菁綠G的分散效果最好,其次為嫩黃F7G,而對妃紅F5B的效果要差一些,顏料顆粒較大。實驗結果表明,對不同結構顏料應選用合適的表面活性劑或復配物此外,由于嫩黃F7G和妃紅F5B本身的色光較鮮艷,故其亮度和艷度均較高。

7.與國內外同類產品的分散性比較

本文采用經試驗所確定的新工藝

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