高级有机无机颜料的挤水转相

SevenSummer · 发表于 2013-10-8 13:17:45

本帖最后由 SevenSummer 于 2013-10-8 13:26 编辑

   挤水转相在高级有机颜料领域是一项重要技术, 水相合成的颜料滤饼在捏合机里与有机介质搅拌混合, 通过界面助剂的作用, 实现水-油转相, 在倾排滤水后, 用适量纯水洗涤油性料块,至检测不出可溶性盐，再真空脱除料块及槽中残余水分, 再加入颜料制品配方中的其余原料, 捏合分散,出料后上三辊机或砂磨口机简单分散, 就得到单分散＂颠峰＂状态的颜料制品。显然，挤水转相法在产品性能，节能环保，简化生产流程等等各个方面，都有极大的优势。
   几十年前, BASF首先申请了挤水转相专利, 当今国际上顶级有机颜料制品都是用该方法制备与生产, Ciba工厂里捏合机单机有4000升之巨。不过目前在我国, 真正掌握该技术的却寥寥, 令人伤心。
有机颜料表面比较亲油, 挤水转相比无机颜料容易得多, 但这并不意味着水-油转相问题能够轻易实现, 其中助剂的选择上,与其说是科学, 不如说是艺术, 要求室温下转相助剂能够迅速迁移并攻击颗粒表面，取代颗粒表面不管是化学吸附还是物理吸附的水分子。
   世界上很难找到通过挤水转相制备的无机颜料制品, BASF也只能用丁醇置换纳米透明氧化铁滤饼中的水, 然后冷冻干燥，虽然专利产品的性能傲视全球, 但高成本显而易见。不过，作为纳米材料典范的磁流体却是一个例外, 半个多世纪前，它解决了阿波罗登月太空密封问题，你把美国NASA磁流体公司那怕最低端的产品拿到TEM下观察, 就会发现共沉淀法合成的10nm Fe3O4呈现出的是一种多么完美的、令人赞叹的单分散景象！挤水转相是制备共沉淀Fe3O4磁流体的标准技术。
   本人在实验中, 以合理的剂量及各种添加方式, 采用全世界都知道的油酸, 却从来没有实现共沉淀法纳米Fe3O4滤饼在室温下成功挤水转相。而各种油酸辅助配合剂倒是先后被发现,纳米共沉淀Fe3O4 挤水转相单分散早就完美实现, 而氧化铁系纳米透明氧化铁颜料挤水转相及单分散也获得成功。
   磁流体作为一种先进材料,其售价允许使用一些高价助剂,不幸的是,发现的配合剂价格都较高, 无法在普通的颜料中使用。此外,油酸的高酸价在涂料油墨体系中十分忌讳，而且处理量也接近涂料油墨配方接受与容忍上限。磁流体里的明星油酸在那里没有生路。今年初,找到了比油酸更好的转相助剂, 它们廉价、无毒、高效、用量低、少量羟基是分子中唯一的涂料反应活性基团。与油酸相同的是, 它也是源自大自然。
   之后,试验了各种滤饼,纳米氧化铁, 普通氧化铁, 沉淀法纳米二氧化硅, 水热法纳米二氧化钛, 纳米氧化铝, 纳米氧化锌, 共沉淀纳米钡铁氧体前趋体, 水热法ATO前趋体,都通过, 但转相剂配方略有不同。而纳米CaCO3例外, 不过也不认为每吨一千元的它能够或舍得用上, CaCO3只爱羧基磷酸基。
   在我国纳米颗粒领域，水相合成的纳米材料除CaCO3和SiO2外, 产量都很小，而稍有规模的透明氧化铁日子也不好过, 本人倒蛮看好锂电池正极材料和陶瓷喷墨墨水纳米颜料的, 苹果机再好也得靠销量支撑呀。
   如果有机会搞到有前途的, 化学成分正分且形貌优美的纳米粒子前躯体来试试就好了。例如，共沉淀法纳米磷酸铁锂前躯体、包覆碳酸锂的球状纳米磷酸铁，包覆磷锂化合物物的纳米氧化铁，纳米钴蓝前躯体等等等等。挤水转相法能带来的好处是，均匀包碳、防烧结、最大程度保持粒子原貌及粒径、排尽颗粒表面吸附的盐分杂质、产品优秀的分散性等等等等。
   世界上有一种观点认为, 今后纳米粉体真正能够实现大规模生产的方法是气相法, 现实中可以看到, 气相二氧化硅, 气相二氧化钛, 气相氧化铝, BASF气相铁红, 都代表了该纳米材料的最高性能, 不过有些材料非得在水相合成, 如纳米透明铁黄。BASF发明溶剂率置换冷冻干燥技术, 核心思想就是模拟气相法情形,得到世界上最优秀产品, 而挤水转相无疑更好。水相合成的高级无机颗粒制品可以象高级有机颜料制品一样生产了。
   今就此打住, 欢迎讨论。