有机颜料在涂料中的应用及发展

hf101010

0 前言

世界有机颜料年增长速率为5％～6％，我国增长率为7％～9％，我国有机颜料在2006年产量为18．26万t，占世界有机颜料总产量的40％，有机颜料的增长主要受高性能有机颜料和专用颜料类型所驱动。有机颜料主要用于塑料、油墨和涂料领域，其中涂料领域约占35％，其年消费量增长率为2．5％，销售额增长率为3％。尽管有机颜料在涂料中所占份额不及无机颜料，但随着涂料技术的不断进步和涂料发展方向所需，以及有机颜料自身赋有的特性，有机颜料在涂料中的应用必将越来越广泛，其用量也将发生突变。

1 有机颜料与无机颜料

在涂料的组成里，颜料是其第二大体系，其对涂料性能所起的作用也仅次于基料(树脂)，在涂料用颜料中，无机颜料特别是白色颜料要占到涂料着色颜料量的52％，有机颜料次之，占26％，特殊效应颜料为13％，其它无机着色颜料占9％。然而有机颜料和特殊效应颜料带给涂料的是鲜艳的颜色和夺人眼球的效果。与无机颜料相比，有机颜料的颜色更为明亮且浓艳，透明性更强，密度低、吸油量高，而其耐酸性、耐碱性等与无机颜料相当，不足之处是遮盖力、耐水性、耐溶剂性、耐油性、耐增塑剂性、耐候性和耐热性等方面略差，且更易于渗色，价格也高于无机颜料。但随着涂料技术的进步，一些过去看来没能解决的问题现在已有了对策。例如，要防止在涂料里与二氧化钛混合时产生“变白”效应和光催化效应(凸透镜)，改善二氧化钛载体颜料的清洁度、光泽、不透明性和强度，防止发花、减少高磨损性以及保持颜料最终剪切稳定性等类问题，应该采取有机颜料与二氧化钛进行粘结而不是混合的方法，这样可以达到有机颜料最大不透明性和颜色饱和度。而由这种粘结方法所获得的有机颜料称之为钛基颜料，可用于原设备制造和汽车修补漆、工业涂料、建筑涂料、外装饰涂料、粉末涂料、船舶涂料以及罐头涂料等领域。又如，1993年欧洲规章作出了一项将含重金属的工业涂料和汽车涂料进行标签的指令，这样涂料制造商们必须用安全的代用品替代含铅、含铬酸盐的颜料，为此开发出无数色彩鲜艳、有突出耐光性和优异流动性及最佳颗粒分布的有机颜料，使现有的颜料品级提高。但其中黄颜料和红颜料很难提供与无机颜料相同的不透明性，如果在这些颜料里添加无机着色颜料，虽然可以提高不透明性，但会冲淡甚至使原有的颜色变得灰暗，影响其鲜艳性和色纯度，现在采用添加少量吸光颜料来获得所需要的不透明性。例如在颜料橙73(二酮基吡咯并吡咯颜料)里添加少量颜料绿36(氯溴代铜酞菁)就能提高其遮盖力(不透明性)而不会对它性能产生副作用.

2 有机颜料应用须知

有机颜料颗粒粒径与其在涂料中的应用密切相关，一般其粒径应在0．01～1 gm之间，有机颜料在涂料中的作用大小取决于其在涂料中的分散程度，其性质与其分散程度存在以下关系：

(1)色调变化

当其分散性增加时，黄色和蓝色变得略绿，紫色变得明显发红，红色和绿色变得较蓝。

(2)着色力

着色力与粒径之间的关系因每一种有机颜料而异，粒径在0．4 um以下，其着色力增加速率相当大。

(3)色调的亮度和纯度

当粒径降至0．4 um以下时，其亮度和纯度增加。

(4)絮凝

当粒径在0．2～0．4 um之间时，大多数有机颜料就会产生絮凝，其中一些特别显著，在0．2 um以下就开始絮凝。

(5)发花和浮色

这取决于有机颜料的粒径分布、密度以及被树脂、溶剂和表面活性剂润湿的情况。

(6)光泽

在粒径达到0．3 um以前，镜面反射率增加，进一步分散浑浊就减少。

(7)透明性

当粒径降低时，透明性增加。

(8)铜光浮色

在发生铜光浮色之处，它与较大粒径和高颜料浓度有关联。

(9)色坚牢度

随着颜料分散程度增加，色坚牢度略下降，只有中等程度色坚牢度。

(10)耐候性

增强分散能改善保光保色性，过度分散会造成耐候性下降。

3 用于涂料的有机颜料

用于涂料的有机颜料品种有单偶氮黄和单偶氮橙颜料、双偶氮颜料、B一萘酚颜料、萘酚As颜料、偶氮红颜料色淀、苯并咪唑酮颜料、双偶氮缩合颜料、金属络合物颜料、异吲哚啉酮颜料和异吲哚啉颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、茈颜料、10一H一吡咯并[1，2一Ot]咱啶颜料、二酮基吡咯并吡咯颜料、硫靛颜料、杂环蒽醌颜料、蒽醌颜料、氢醌颜料、多碳环葸醌颜料、二噫嗪颜料和喹酞酮颜料等，其中以酞菁颜料最为重要。由于涂料工业等的发展需要，为达到优异的耐光、耐热、耐候、耐溶剂、耐迁移性等，从而出现色彩更鲜艳、明亮、颜色色谱更为齐全的“高性能的有机颜料”品种，或称HPP，其目前的定义为：“在最佳价格下具有清楚的质量标准而用作专用的正确选择之有机颜料。”HPP的市场主要是工业涂料／装饰涂料、塑料以及新市场，如非击打式油墨(喷墨)、高技术安全防伪油墨和光学存储器颜料等。属于HPP的有机颜料品种有：苯并咪唑酮颜料、二酮基吡咯并吡咯颜料、二嗯嗪颜料、双偶氮缩合颜料、异吲哚啉颜料、异吲哚啉酮颜料、花颜料、喹吖啶酮颜料、喹酞酮颜料和噻嗪、嗯嗪类颜料、铜酞菁类颜料、高档色酚AS类颜料、咔唑颜料、蒽醌颜料等。

hf101010

3．1 偶氮颜料

3．1．1 单偶氮黄和单偶氮橙颜料

这类颜料提供了一系列从浓绿相黄到极度红相黄或黄相橙色调的颜色，其极大部分目前用于各种气干型涂料和乳胶漆中，其品种有：颜料黄1、颜料黄3、颜料黄5、颜料黄10、颜料黄60、颜料黄65、颜料黄73、颜料黄74、颜料黄75、颜料黄97、颜料黄98、颜料黄116、颜料黄130、颜料黄165、颜料黄167、颜料黄203；颜料橙1。

色淀颜料有：颜料黄168、颜料黄191、颜料黄205。

3．1．2 双偶氮颜料

(1)联苯胺黄颜料

其色调范围从极绿相黄到极红相黄，用于涂料的品种有：颜料黄12、颜料黄13、颜料黄14、颜料黄17、颜料黄55、颜料黄81、颜料黄83；颜料橙16、颜料橙44。

(2)双乙酰乙酰苯胺颜料

它具有良好的耐溶剂性和着色力，主要用于工业漆、乳胶漆中，用于涂料的品种有：颜料黄16、颜料黄155。

(3)重氮吡唑啉酮颜料

其颜色色调范围从红相黄至橙红和粟色，其应用性能极多，用于气干型涂料和烘烤漆中，其用于涂料的品种有：颜料橙13、颜料橙34。

3．1．3 13一萘酚颜料

其色调范围从黄相橙至蓝光红，可用于气干型涂料体系，其中一些可加到乳胶漆中，在烘烤漆中只能用于低温固化体系，其用于涂料的品种有：颜料橙2、颜料橙5；颜料红1、颜料红3、颜料红4、颜料红6。

3．1．4 萘酚AS颜料

工业上使用的萘酚AS颜料色调范围从黄相红至极蓝相红，其主要用途之一是涂料，它不仅可用于气干型涂料、硝基结合的挥发漆及其它室温固化的涂料，而且还可用于烘烤磁漆甚至是高级汽车面漆中。萘酚AS颜料按R取代基不同而分为2类，第1类用于涂料的品种有：颜料红11、颜料红12、颜料红14、颜料红22、颜料红23、颜料红95、颜料红112、颜料红119、颜料红136、颜料红223；其第2类用于涂料的品种有：颜料红5、颜料红146、颜料红147、颜料红164、颜料红170、颜料红187、颜料红188、颜料红253、颜料红256；颜料橙38。

3．1．5 偶氮红颜料色淀

(1) B一萘酚颜料色淀

B一萘酚颜料色淀色调从黄相红至蓝相红，少量用于气干型涂料、硝基漆、乳胶漆以及廉价工业漆中，其用于涂料的品种有：颜料红49：1、颜料红49：2、颜料红68；颜料橙46。

(2) B一萘酚酸颜料色淀

B一萘酚酸颜料色淀比B一萘酚对应物有更多相红色调(“红宝石”色，“紫红”色)，其有一部分用于气干型漆，一般工业涂料、烘烤型涂料以及小包装涂料中，其用于涂料的品种有：颜料红48：1、颜料红48：2、颜料红48：3、颜料红48：4、颜料红52：2、颜料红57：1、颜料红8：4、颜料红63：1、颜料红63：2。

(3)萘酚AS颜料色淀

其色调为黄相红，用于工业面漆方面，其用于涂料的品种有：颜料红237。

(4)萘磺酸颜料色淀

其色调为亮蓝光红色调或猩红色，用于乳胶漆中。

3．1．6 苯并咪唑酮颜料

其主要色调为红色，包括枣红、栗红和胭脂红，用于原设备制造汽车面漆、金属闪光漆、商用车辆、农机和农具用漆，以及其它高档的工业面漆中，其用于涂料的品种有(不包括HPP)：颜料黄120、颜料黄180；颜料橙60；颜料红171、颜料红208。

3．1．7 双偶氮缩合颜料

双偶氮缩合颜料提供了从极绿相黄至橙色再至蓝光红至紫色，还有棕色，此颜料有一些品种用于高档涂料着色，如原设备制造汽车面漆和汽车修补漆，还有一般工业涂料、建筑涂料及乳胶漆方面，用于涂料的品种有(不包括HPP)：颜料黄93、颜料黄94、颜料黄95；颜料红144、颜料红166、颜料红214、颜料红242；颜料棕23、颜料棕41、颜料棕42。

hf101010

3．1．8 金属络合物颜料

其有偶氮金属络合物和甲亚胺金属络合物2类：

其色调从绿相黄至红相黄以及黄相橙光谱范围，可用于工业面漆中，也可用于建筑漆中，尤其是乳胶漆，其用于涂料的品种如下：颜料绿8、颜料绿10；颜料黄117、颜料黄129、颜料黄150、颜料黄153；颜料橙59、颜料橙65、颜料橙68；颜料红257、颜料红271。

3．1．9 异吲哚啉酮颜料和异吲哚啉颜料

分为甲亚胺型和亚甲基型二类。四氯代异吲哚啉酮颜料色调范围从黄至橙至红和棕，异吲哚啉颜料提供黄、橙、红和棕色色调范围，这2种颜料均为高品质产品，用于一般及高档工业漆中，此包括原设备制造汽车面漆和汽车修补面漆，其用于涂料的品种有(不包括HPP)：颜料黄109"、颜料黄110"、颜料黄173、颜料黄185；颜料橙42*、颜料橙66、颜料橙62、颜料橙69；颜料红180、颜料红260(也有人将带“ 号者列入HPP中)。

3．2 多环颜料

3．2．1酞菁颜料

酞菁颜料是用于涂料的最重要的有机颜料之一，其色调范围从绿相蓝至红相蓝，能用于涂料工业所有类型涂料中，包括汽车修补漆和原设备制造汽车面漆，其中有实色漆或金属闪光色调漆，还可用于水性涂料中，其用于涂料的品种如下：颜料蓝15：1、颜料蓝15：2、颜料蓝15：3、颜料蓝15：4、颜料蓝15：6、颜料蓝16；颜料绿7、颜料绿36。

3．2．2 茈颜料

茈颜料以宽范围色谱出现，能提供红、枣红、紫、棕和黑色调，大多数花颜料主要用于高级工业涂料中，尤其是原设备制造汽车面漆和汽车修补漆，其用于涂料的品种如下：颜料红123"、颜料红178"、颜料红189"、颜料红190"、颜料红224；颜料紫29(也有人将带“ 者列入HPP中)。

3．2．3 10一H一吡咯并[1，2一 ]咱啶颜料

有顺式和反式2种异构体：其呈现的色调范围为橙至枣红色，在涂料工业里主要作着色颜料，特别可用于工业涂料中，包括原设备制造汽车漆和汽车修补漆，又可用于乳胶漆、户外建筑漆方面，其用于涂料的品种如下：颜料橙43、颜料橙194。

3．2．4 二酮基吡咯并吡咯颜料

其颜色色调常展现出中橙至蓝光红范围，主要用于高性能方面，如汽车及其它工业漆领域，其用于涂料的品种有：颜料橙21"、颜料橙81(也有人将带“者列入HPP中)。

3．2．5 硫靛颜料

硫靛颜料色调范围为红紫和栗红色至棕色，用于工业涂料，如原设备制造汽车面漆和汽车修补漆，另外在各类气干型涂料和粉末涂料中也可使用，其用于涂料的品种有：颜料红88。

3．2．6 其它各种多环颜料

(1)氨基蒽醌颜料

其色调呈现高度明亮和清晰色调红，工业涂料是其主要应用领域之一，适用于汽车面漆，特别是原设备制造汽车面漆和汽车修补漆，并用于制造饱和色调的无铅汽车面漆，其用于涂料的品种有：颜料红177

(2)羟基氢醌颜料

其色调有亮蓝光红色调或亮深蓝光栗红，用于户外工业涂料，另用于玩具涂料，其用于涂料的品种有：颜料红83、颜料紫5：1。

3．2．7 杂环蒽醌颜料

(1)蒽素嘧啶颜料

其色调为中暗黄色，用于各类工业面漆，特别是原设备制造汽车漆和汽车修补漆中，也推荐用于金属闪光面漆中，并能为乳胶漆着色，可适合基于合成树脂的分散体之户外用涂料，其用于涂料的品种有：颜料黄108。

(2)阴丹士林颜料和黄烷士林颜料

其颜色有蓝、黄之类，前者比 型酞菁蓝较蓝，但有较令人注目的红色，后者为红相黄，用于各种工业漆特别是原设备制造汽车面漆，如金属闪光面漆以及汽车修补漆中，其用于涂料的品种有：颜料蓝60*；颜料黄24*(也有人将带*者列入HPP中)。

3．2．8 多碳环蒽醌颜料

(1)毗蒽颜料

其颜色有中橙、蓝相红、中度略暗红等，用于所有类型工业漆的着色，特别是金属闪光漆、汽车面漆等，其用于涂料的品种有：颜料橙51；颜料红216、颜料红226。

(2)二苯并芘一5，10一二酮颜料

其色调为清晰黄相，猩红色，适用于所有类型的涂料，也可作着色颜料，用于金属闪光面漆中，也用于建筑漆和乳胶漆中，包括其户外用途，可推荐用于卷材涂料中，其用于涂料的品种有：颜料红168。

3．2．9 没有指定归属何类，但已知其化学结构的颜料

其色调有点红相的黄色调或绿相黄或黄相橙、黄相红及黑色，用于各种工业面漆、装饰漆、建筑漆或乳胶漆等方面，其黑色用于炭黑加工出现问题以及需要平光和柔滑表面之处，用于涂料的品种有：颜料黄182、颜料黄213、颜料橙67、颜料红251、颜料红252和颜料黑1。

3．2．10 迄今而不知其化学结构的颜料

其色调已有橙色、暗中红色、亮黄相红和黑色等，用作涂料着色料，其用于涂料的品种有：颜料橙80、颜料红204、颜料红279和颜料黑20。