有機顏料廣泛應用于涂料、油墨、塑料、橡膠、涂料印花及化妝品中,近年來還以其具有特殊的應用性能,如光電性、催化性能,作為功能有機顏料應用[1]。目前有機顏料市場仍以銅酞菁類顏料(占30.6%)和傳統偶氮紅色顏料(占25.5%)與聯苯胺黃色顏料(占25.3%)占據主導地位,共占81.4%,此比例與前幾年相比已有所下降,而其他經典顏料(占7.8%)和高性能顏料(占8.2%)的需求比例卻上升了6%以上。表明隨著人們生活質量的日益提高,對有機顏料的品種和性能要求更趨多樣化與高檔化[2]。但是相對于無機顏料而言,大多數有機顏料存在著耐光牢度低、耐候性較差以及成本較高等缺點。近年來,已經采用了許多方法來克服有機顏料的上述缺點以滿足人們日益增長的需求。
有機包核顏料技術是解決有機顏料耐光牢度低、耐候性差、成本較高的重要技術之一。通過物理吸附、靜電吸附、化學鍵合等作用將有機顏料(或染料)分子與無機物(如⒌O2、Tio2、高嶺土、海泡石、硅藻土等)相結合,形成新的有機-無機復合顏料[3-6],這種包核顏料的結構多數是以無機物為核心,有機顏料在表面,個別也有反之的情況。研究表明,前者顏料粒子在使用中真正起有效作用和顯示顏料功能的部分是粒子的表面層,無機核為惰性載體。后者主要通過無機外層的遮光、隔熱等屏蔽作用改進有機顏料性能。這種包核顏料一方面具有有機顏料的色譜齊全、色澤鮮艷等特點,另一方面也具各了無機物耐光、耐熱及耐候性的優點。實際上9有機顏料工業一直在通過簡單混合法添加無機填料的方式降低成本,但這種方式已經不能滿足提高有機顏料耐光、耐熱及耐候性的要求,因此,采用適當的有機包核顏料技術才是解決問題的關鍵,包核法是一種應用前景非常廣泛的顏料改性方法[7]。
1 有機包核顏料制備原理
為了不影響有機顏料的色光,一般用作包核顏料的無機物通常為價格較低的白色顏料或白色的礦物微粒。根據顏料分子與無機顆粒結合原理
(1)物理吸附型是通過表面吸附作用直接將有機顏料和無機物相結合。可通過靜電引力、界面反應等方法使有機顏料與無機物之間的連接更緊密。
(2)化學鍵合型是選擇一些具有某些活性基團(如羥基、氨基等)的有機顏料分子或者通過一定方式將這些活性基團引人到有機分子上,再將無機物與這些活性基團鍵合,經過一系列后處理,最終將有機顏料包覆在無機分子表面(或將無機分子包覆在有機顏料分子表面)。可通過紅外光譜分析來證明鍵合后的復合顏料中有機一無機化學鍵的存在。顯然,這種包核顏料的微觀結構是決定其包括顏料性質在內的各種物理性能的關鍵困素。
有機包核顏料的制各工藝主要有吸附法、球磨法、溶膠-凝膠法以及鍵合法。吸附法是將有機顏料(或其中間體)與無機顆粒在溶劑或分散介質中直接進行物理吸附,有機分子與無機物之間一般沒有化學鍵的存在。球磨法是將有機顏料(或中間體)與無機顆粒在溶劑存在下進行球磨粉碎,使顏料顆粒被細化的同時吸附,再經一系列處理得到有機包核顏料。球磨可以提高顏料的分散性及表面活性,提高有機顏料和無機顆粒間的作用力,這種作用力既有物理吸附力,也包括一些化學鍵合力。溶膠-凝膠法是先將改性劑溶于水或有機溶劑形成均勻溶液,溶質與溶劑經水解或醇解反應得到改性劑溶膠,再將經過預處理的被包覆有機顏料顆粒與溶膠均勻混合,使有機顏料顆粒均勻分散于溶膠中,溶膠經處理轉變為凝膠,最后經處理得到表面包覆有改性劑的有機顏料,實現顏料的表面包覆[9-11]。鍵合法是選擇一些具有某些活性基團(如羥基、氨基等)的有機顏料分子或者通過一定方式將這些活性基團引人到有機分子上,再將經表面改性修飾后的無機物與這些活性基團鍵合,經過一系列后處理,最終得到以化學鍵形式結合的有機-無機復合顏料。
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