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永固桔黄G挤水转相工艺的基本原理

2017-08-31  来自: 莱州彩之源颜料科技有限公司 浏览次数:299

永固桔黄G挤水转相工艺的基本原理



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通常永固桔黄G的分散过程是使干燥过的颜料颗粒,与涂料、印墨连结料紧密结合为均匀分散体,该过程包括以下三个步骤:

1.润湿:连结料取代吸附永固桔黄G粒子表面上的气体(如空气)或其他组分(如水分),而使连结料吸附于颜料表面上。

2.研磨:完成团状的颜料聚集体的机械粉碎过程,产生新的颜料粒子表面,有助于分散过程的进行。

3.分散:使润湿的颜料粒子充分的分散到连接料(润湿剂)中,成为均匀的颜料您三体。

1151永固桔黄G (颜料橙13)|有机颜料

莱州彩之源颜料科技有限公司 

永固橘片.jpg 

    永固桔黄G颜料粒子之间空气的排除是通过液体连接料进入粒子之间的空隙,其浸透速度г可用下式表示:

τ=K(г/η)

式中г—颜料的毛细管平均半径;

η—连结料粘度;

K—毛细管的特性比例常数。

可见对于紧密堆积、孔隙度小的颜料聚集体,高粘度的连结料具有较低的渗透速度。从纯粹的润湿观点来看,溶剂型展色料粘度低,可以较迅速的渗透,并很快分布到粒子全部表面上,因此永固桔黄G粉状颜料的分散效果依赖于机械粉碎颜料聚集体以及润湿作用、颜料粒子被撕开,新的表面对介质的充分暴露以及改进润湿作用的表面活性剂的存在,是影响分散过程的关键因素。

与常规的颜料分散过程不同,颜料的挤水转相是指在水相中沉淀出来的颜料粒子不经干燥、粉碎步骤,直接转到非水溶剂相中进行的过程,可表示为:

颜料/水+油→颜料/油+水

挤水转相工艺早是由S.R.Bradley发表专利,提出将无机颜料铅白与油脂混合,直接分离出清水层,获得挤水转相的颜料膏状产物。后来,R.Hochsttetter提出真空下干燥制得水机转相的粉状颜料。

永固桔黄G颜料挤水过程的实质是颜料粒子被连结料所润湿的过程,即滤饼(被水润湿的颜料固体)与非水连结料或展色料一起搅拌,完成在水相生成的颜料沉淀粒子向非水溶剂介质中的转移过程,如图15-2所示。

15-2.png

该过程整个体系中涉及到三个组分,即两种不互溶的液体与颜料固体粒子:可用W代表水,是具有较高表面张力的液体;L代表连结料(溶剂、油及树脂),是具有较低表面张力的液体;S代表颜料,为固体组分。各自的表面张力分别为:Γw、γL、γS

永固橘黄G图片1.jpg

假设一个永固桔黄G的颜料粒子润湿于水与溶剂相之间,当处于平衡状态时,如图15-3,各接触面积存在如下关系。

15-3.png

水相与永固桔黄G的颜料粒子之间接触面积:

W/S面积=2πRh

式中 R—粒子球的半径;

h—球缺的高。

颜料粒子与溶剂之间的接触面积为球面积减去球的面积:

S/L面积=4πR²-2πRh

水相与溶剂之间的接触面积:

W/L面积=πR²-πr²=π(R²-r²)

R²-r²=(R-h)²

W/L面积=π(R²-2Rh+h²)

于是三个界面上的作用能量可表示为下式:

E=γws2Rπh+γis(4πR²-2πRh)+γWL·π(R²-2Rh+h²)

处于平衡状态下,颜料粒子既不向某一相浸入,也不从某一相中脱离出来,意味着对于球状粒子没有能量的输入输出,以其能量E对变量h微分:

dE/dh=2πRγws -2πRγSL -{2πRγwL (R-h) }/R=0

cosθ=(R-h)/R

γws SL + cosθγwL

依据表面张力的关系式:

γws w s ·γSL s –γL ·γWL W L

故颜料粒子与介质之间的接触角为θ可表示为:

cosθ=(γws SL )/γWL

即cosθ={(γw S)-(γS –γL)}/(γw S

从该式可见,当永固桔黄G颜料粒子的表面张力γS 接近于水的表面张力γW 值时,cosθ趋近与-1.0,即θ为180°,意味着固体球状颗粒基本上位于水相中。而当颜料粒子的表面张力接近于γL 值,cosθ趋近于1.0,即θ为0°,表明颜料颗粒基本上处于溶剂相中。

除上述两种极限情况外,当γS w ,即颜料固体表面张力大于水相的表面张力,并具有γSw L 关系时,颜料固体颗粒转相进入表面张力较高的水相之中;而当γS L ,即颜料固体颗粒表面张力小于溶剂相的表面张力,并具有γS Lw 关系时,固体颗粒转相进入具有较低的表面张力的溶剂相中。此规律见图15-4。

15-4.png

图15-4表明在水相表面张力γw 大于溶剂相表面张力γL 的情况下,如果处理的永固桔黄G的颜料粒子的表面张力γS越高,将导致颜料粒子转相或停留在水相中;而颜料粒子的表面张力γS越低,颜料粒子趋向于迁移或停留在表面张力较低的溶剂相中。因此,为实现较理想的颜料挤水转相工艺,总是设法降低其表面张力,诸如添加某些类型的表面活性剂,也就是说颜料分子从水相转至有机溶剂相,只有当该颜料粒子表面能(或者是表面自由能)比该溶剂相的表面张力低时才能发生转相过程。

推测永固桔黄G的颜料固体颗粒的比表面自由能的方法,是将实验的颜料颗粒置于一个盛有两种不互溶的已知表面张力的液体的瓶中进行摇动,然后观察其迁移特性,初步推测该颜料粒子的表面张力γS的大小。

同样,还可以依据上述公式,利用两个已知表面张力的液体,测定接触角(θ值)来确切的计算出颜料的表面张力值。

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可以认为颜料的挤水转相过程包括如下步骤:

1.转相。永固桔黄G颜料粒子从水相逐渐的转入非水油相中;或相反的从油相转入水相中。

2.水分离。逐步增加聚集油相,同时分离出连续的水相。

3.脱水。从非水相中水分合并并脱出。

4.分散。借助于内部剪切力实现颜料粒子的润湿以及在非水油相中的分散。

5.稀释。添加一种或多种连结料以降低颜料的浓度即粘度。

6.标准化。加入适量的添加剂或其他着色剂以调整颜料的色光或流变性能,并达到规定的颜色标准。

    完成上述各步骤,通常是相互关联又相互影响的,必须依据被处理的永固桔黄G的颜料结构特性,选择恰当的工艺条件及助剂(表面活性剂),使每一步骤获得比较令人满意的效果。

1151永固桔黄G的技术指标:

耐光性:6-7级,耐热性:180-200度,耐酸性:5级,耐碱性:5级,耐迁移性:5级。

彩之源颜料科技:永固桔黄G(永固橙G、颜料橙13)色光为:红光橙,色光与颜料橙34相似。永固桔黄G体质轻软细腻,颜色鲜艳,具有优良的耐温性、耐候性、耐硫化、耐迁移以及耐水性好。永固桔黄在橡胶中耐硫化、耐迁移,故适用于橡胶着色;永固桔黄G的耐洗涤剂和耐水性优异,可用于游泳物品、海棉、粘胶纤维原浆、包装印墨及金属装饰漆着色;永固桔黄的耐热(200℃/10min),也适用于粉末涂料。

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关键词: 永固桔黄G   挤水   转相   原理