隨著珠光顏料應用范圍的擴大,人們也對其性能提出了更高要求,由于其遮蓋力、著色性、透明性、穩(wěn)定性及耐光性等都有不盡人意之處,在應用上受到了一定限制。因此,改善其性能是目前珠光顏料研究的主要課題。
一、珠光光澤的改善
1.納米極TiO2微膠粒的制備
將鈦粉與適量濃鹽酸放入溶樣管中,在N,保護下,水浴加熱使鈦粉溶解,形成TiCl溶液。經過濾,用去氧的蒸餾水和稀鹽酸將其稀釋至所需濃度。將配好~TiCl溶液加入到光化學反應器中,以30mj/mjn流量通入Ai氣以防止Ti0離子被空氣氧化,在一定溫度、酸度及攪拌條件下,利用紫外光源照射進行光化反應,制得粒徑為15~30nm的TiO。微膠粒。光化反應的主要反應式為:
反應式

2.納米TiO2微膠對云母鈦表面修飾實驗
將珠光顏料與納米級TiO微粒子膠體溶液制成懸浮液(L/S=25),在一定溫度、pH值及攪拌條件下進行反應,一定時間后過濾,水洗至無Cl,烘干后于800-900。C下煅燒1~2h,便制得以金紅石型納米TiO,微粒子包覆的改性云母鈦珠光顏料。
據實驗表明此種方法可使顏料的平均反射率提高5%左右,包覆層更加致密光滑,可明顯改善珠光效應。表面網印的最佳工藝參數為pH=1.50,反應溫度為75。C,攪拌速率為170Y/m_n,反應時間4h?;烊霂в信c納米TiO,微粒子呈異號電荷的雜質離子,將破壞納米TiO,微粒子的單分散性而導致其絮凝,影響網印效果。對網印后的珠光顏料于800~900。C煅燒,使其晶型由銳鈦型基本轉化為金紅石型,珠光效應更佳。
二、珠光顏料分散性的改善
顏料是作為網印油墨、涂料等的著色劑而使用的材料,一般不溶于水、油或溶劑,應用過程中以微細顆粒狀態(tài)分散于介質(基料)中。為了充分發(fā)揮珠光顏料的著色力、遮蓋力等性能,顏料除必須有一定細度外,還必須能與基料很好的混溶。
由于珠光顏料表面包覆的TiO。具有強極性,在有機物中易凝聚成團并沉降,其分散性和分散穩(wěn)定性都很差,直接影響了珠光顏料本身優(yōu)異性能的發(fā)揮和進一步的推廣應用,因此必須對其進行表面處理??捎糜谥楣忸伭媳砻娓男裕蕴岣咂浞稚⑿缘谋砻娓男詣┖芏?,如偶聯(lián)劑、表面活性劑、有機硅等。
湖北鄂南油墨化工研究所采用有機硅表面活性劑對珠光顏料進行表面色膜改性,極大地改善了珠光顏料在油墨中的分散穩(wěn)定性,提高了珠光顏料的使用性能,方法簡單,成本低,效果好,具有工業(yè)價值,其方法如下:
將5g珠光顏料均勻分散于適量無離子水中,攪拌升溫至包膜所需溫度,加入有機改性此,表面改性劑必須能在顏料表面形成致密均勻的薄膜,隔離TiO,極性基團,同時又能與有機物結合,起中介作用將極性的無機物與非極性的有機物連接在一起。
分子中的有機官能團乙烯基含有雙鍵,性質活潑,極易與油墨或油漆中的樹脂等有機物反應,從而又能與非極性的有機物很好地結合;同時,分子中的C—Si或C—Si—O鍵具有優(yōu)良的溫潤性能和疏水性,其降低表面張力的能力可達~lJ20mN/m,使得珠光顏料在有機物中能迅速地濕潤并分散開來,達到良好的分散和穩(wěn)定狀態(tài)。劑,其用量為珠光顏料質量的0.2%~0.8%,恒溫包膜1h后冷卻攪拌0.5h,直接過濾干燥即得產品。所用有機改性劑有甲基含氫硅油、聚乙烯醇等。
實驗發(fā)現(xiàn),經有機硅化合物改性的顏料在油墨中具有很好的分散穩(wěn)定性,而導致顏料改性效果差的原因在于各種改性劑的改性機理不同。由于珠光顏料表面包覆的二氧化鈦分子極性很強,使得顏料表面易吸附水分子并使水分子極化而形成表面羥基,從而親水疏油。對顏料進行表面改性的目的是使顏料表面不具有極性分子。因此,表面改性劑必須能在顏料表面形成致密均勻的薄膜,隔離TiO,極性基團,同時又能與有機物結合,起中介作用將極性的無機物與非極性的有機物連接在一起。A一151分子結構式為:CH,=CH—Si(OC,H),分子中的乙氧基為水解性基團,在水溶液中可水解成為羥基CH,=CH—Si一(OH),這些羥基與活性硅相連,極性很大,能夠在顏料顆粒表面產生化學吸附,通過氧橋與二氧化鈦顆粒牢固相連而均勻地包覆在顏料表面,方程式如下:
CH2=CH—Si一(OH)3+3TiO2-OH--,CH2CH—S__(O—TiO)3+3H3O
分子中的有機官能團乙烯基含有雙鍵,性質活潑,極易與油墨或油漆中的樹脂等有機物反應,從而又能與非極性的有機物很好地結合;同時,分子中的C—Si或C—Si—O鍵具有優(yōu)良的溫潤性能和疏水性,其降低表面張力的能力可達~lJ20mN/m,使得珠光顏料在有機物中能迅速地濕潤并分散開來,達到良好的分散和穩(wěn)定狀態(tài)。
A151的用量對珠光顏料分散性的影響較大。用量太少,會使包膜不充分或不均勻致密,分散性自然不好,隨著A151用量的增加,放置同樣時間后顏料沉淀,質量分數減少,即珠光顏料在油墨中的分散穩(wěn)定性增加。但用量達到一定值后,顏料的分散性不再增加,說明只要表面處理劑在顏料表面形成一層致密均勻的薄膜,就能起到隔離TiO,極性基、改變顏料表面性質、提高顏料分散性的作用。同時,改性劑用量太多還會影響珠光顏料的光澤。實驗結果表明,A151與珠光顏料的最佳質量比為0.6:100。為此,我們今后研究和開發(fā)的重點方向是:
(1)為了更好地改善珠光顏料的性能對珠光顏料的形成機理做更深入的研究。
(2)著重對主要使用的表面處理劑(如氧化硅、氧化鋁等)的性能及其對顏料的影響進行更深入地研究。
(3)對珠光顏料進行結構改善,研究多覆層著色珠光顏料的制備技術和工藝條件。
(4)由于金紅石晶的高珠光色彩,開發(fā)金紅石化促進劑對制備高質量的珠光顏料有著重要意義。
(5)由于人們對珠光顏料色彩需求的提高,制備新型彩色和變色珠光顏料也是當前研究和市場開發(fā)的重點。
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