浆状顔料(color paste)的开发前景与生産过程

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浆状顔料(color paste)的开发前景与生産过程
顔料的质量质量,除了色光、着色力、遮盖力、各种耐性等质量专案以外，分散性或易研磨性是一项很重要的指标。
顔料的分散性直接关系到所生産的涂料的 细度、光泽度等重要的质量指标，并且可以缩短生産涂料时的研磨工时。虽然顔料 生産厂可以生産一些具备良好分散性的顔料，不过有些品种的顔料确实存在不易分散的弊病。
比较好地解决顔料分散性的办法是由顔料生産厂直接制成浆状顔料，由涂料生 産厂在生産涂料时直接加用，从而可以省却了昂贵时的研磨作业，得到比较满意的结果。
浆状顔料(色浆)是指顔料生産厂将顔料滤饼，采取脱水步骤后，把顔料分散到各种基 料中去，制成一种色浆。一般有机顔料比重小，色浆含顔料量较低，而无机顔料的比重大，则可达到较高的顔料含量。浆状顔料可保持顔料沈淀时的颗粒尺寸，细度好，色泽也较鲜明，着色力也较高。
一、浆状顔料的品种
一种顔料可以同多种基料配成含不同基料的色浆，反而言之，多种顔料又可以 同一种基料配成色谱齐全的各种色浆，由此可见，每一种基料可以形成一个系列。 如以中油度豆油醇酸树脂爲例，可以配成黑、黄、桔黄、红、紫红、红紫、蓝、绿等 各类浆状顔料，其中黄、红、蓝的大类，又可以选用不同色相、不同耐性的顔料品 种，形成一类含有接近２０个的浆状顔料品种。
配制浆状顔料的基料，除了上述的中油度醇酸树脂以外，也可以是短油度醇酸 树脂、长油度的亚麻油醇酸树脂、不干性短油醇酸树脂、热塑性丙烯酸树脂、熟油 、以及增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（ＤＯＰ）、烃类的氯化物等溶剂，甚至有加入非 离子型表面活性剂的水。所选用的顔料有碳黑、异吲口度 啉黄、透明氧化 铁黄、单偶氮黄、偶氮红、艹北红、铁蓝、α稳 定性型酞菁蓝、β型酞菁蓝、酞菁绿 、二口恶嗪紫等耐性高的品种。爲了解决粉尘飞扬，也有 把在生産或使用中易造 成职业中毒的有毒顔料品种如铅铬黄、钼铬红、锌铬黄、铬酸锶等制成色浆，从而解决车间 的劳动保护问题。实际上几乎所有的顔料品种都可能制成色浆，因此浆状顔料开发 的空间是很大的。
浆状顔料除用于水性涂料以外，也用于溶剂型油漆行业、橡胶行业，以及化纤 着色、塑料行业等。各种用途有其特殊的要求，如水浆钛白、已用于造纸行业， 取其使用方便，可用槽车运输，成本低，并已推广到其他造纸用的填充料。
二、浆状顔料的生産过程简述
浆状顔料的生産要用顔料挤水的工艺，即顔料在沈淀之后经过吸滤或压滤的工序，先形成含顔料份在２０～８０％的顔料滤饼，不经过干燥直接使顔料颗粒表面 从水相转向非水相。顔料挤水的工艺就是将顔料滤饼加入至非水相的基料如油、溶剂、树脂等中，在捏和机中捏和，直至基料进入顔料颗粒表面成爲厚浆，而将水排 出在厚浆之外。大量的排出水可以倾出，剩余的水份可在真空条件下在５０℃左右 全部排出。有些顔料的亲水性较强，可以适当添加一些表面活性剂，以帮助排水。
捏和机属一类通用机械，有一对强力的Ｚ字体的卧式搅拌浆，因物料的粘性大，转速不能太快，功率消耗也较高。捏和机有倾角的装置，可以及时倾出所排出的 水份，并有密封盖，可以抽真空，有夹套可供加热。捏和机的物料容积一般爲２ｍ２的，也有达到４ｍ３的大型机。
制成的浆状顔料需经过测试，确定顔料份、水份含量，并在类似捏和机的混和设备中添加定量的基料，使包装前的浆状顔料，其顔料含量在规定范围之内，合格 后进行包装。捏和机械设备庞大，添置不易，所以又有其他的挤水设备出现，如采用排水槽、排水锅等设备，也能制成浆状顔料，但排水效率不及捏和机。
有些昂贵的有机顔料以异丙醇作爲顔料含水滤饼的洗涤剂，等水份全部进入溶 剂中，则含溶剂的顔料滤饼就可直接分散到树脂基料之中，洗涤用的含水溶剂可经 过分馏而回收再用。此外，也可直接以超微细度的粉末顔料，加入到高粘度的基料中，经过高速搅 拌，制成浆状顔料。制造浆状顔料的工艺，还在不断改进发展之中。如采用高速分散、以及高效新 型的分散设备，有可能制出低成本、高质量的浆状顔料。
三、浆状顔料生産和开发的前景
浆状顔料是顔料生産厂深加工的商品化産品。由于易于分散，节约了涂料生産 厂的研磨时间和生産成本，理应能受到涂料等行业的欢迎。但到当前爲止，除了铝 粉浆以外，市埸上供应的浆状料寥寥无几，有些浆状顔料是以干粉顔料在砂磨机加 工分散成厚的色浆，而非以顔料滤饼的挤水工艺制成。
过去顔料厂因物资分配的渠道不同，无法购得涂料厂统配的油类、树脂、溶剂，所以开发浆状顔料的阻力重重。现在顔料厂可以从市埸上购到生産浆状顔料所需 的基料，阻力已经完全排除，爲开发浆状顔料创造了极有利的条件。在市埸经济日趋成熟的形热下，涂料厂对顔料厂産质量量的要求也越来越高，市埸竞争加剧，只有高质量的産品才会有销路。爲了开发适销对路的産品，顔料厂 应尽快把开发浆状顔料安排到开发新産品的议事日程上来。
浆状顔料虽非新生事物，但发展的空间应该说不小，特别是有毒有害含有重金 属的无机顔料，如铅铬黄、钼铬红、锌铬黄应尽快制浆状，以避免在生産和使用中 的中毒现象。确是一项方向性的措施。
除了水性涂料可用浆状顔料外，溶剂型油漆行业也需要浆状顔爲，只要把相应 的基料换成各类调漆油即可。此外，橡胶行业也可用浆状顔料着色，塑料行业用含 有相应用增塑剂的浆状顔料会非常方便，将成爲必不可少的着色剂。因此，浆状顔 料的发展前景是很广阔的。

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金色云母珠光颜料研制
张高科　雷绍民
(武汉理工大学资环学院,武汉　430070)
摘要　首先制备银白色云母珠光颜料及干涉黄云母珠光颜料,然后再按不同条件在这些颜料表面涂覆Ｆｅ2Ｏ3膜,从而制备出不同性能的金色云母珠光颜料样品。对这些样品颜料的基本性能与市售铜金粉的性能进行了对比测试,结果表明其性能明显优于铜金粉的性能。
关键词　珠光颜料　云母　ＴｉＯ2 Ｆｅ2Ｏ3复合膜　

云母钛珠光颜料作为一种高附加值的云母制品,因其耐候性好、耐酸碱、高光泽及无毒等优点,愈来愈被广泛应用于化工涂料、塑料、造纸及化妆品等行业[1～4]。云母珠光颜料通常按云母薄片表面涂覆物质成份来分,可分为:云母 ＴｉＯ2、云母 ＴｉＯ2 Ｆｅ2Ｏ3、云母 ＺｒＯ2及云母 ＴｉＯ2 Ａｌ2Ｏ3等多种类型。按云母珠光颜料的外观来分类,则有:银白型、干涉色型、金色、绿色及其它着色型。在这许多类型云母珠光颜料中,金色珠光颜料是一个很重要的类型。通常,各行业所使用的金色颜料或"金粉",实际是铜、锌及铝等组成的黄铜合金。其制备方法是:将黄铜合金熔融雾化成粗粉末,放入湿球磨中磨成片状结构的中粗粉末,经回火消除内应力,再经干球磨强力粉碎,最后经过风选分级,抛光上膜表面处理而成。视成份不同,其色调可调节。这种金色颜料,加工工艺复杂,且易燃、易爆,实际应用中,不耐酸碱,不耐热和潮湿,耐候性极差,容易氧化而失光或失色,而云母珠光颜料可避免以上缺点。本文详细报道了金色云母珠光颜料的合成实验过程。
1主要原料及设备
1．1          实验原料　云母粉,为湿磨-400目云母粉,湖北通城产。四氯化钛(ＴｉＣｌ4),为市售化工级原料。ＦｅＣｌ3、ＳｎＣｌ2·2Ｈ2Ｏ与ＫＣｌＯ3,均为市售工业级原料。-400目铜金粉,为市场所购。实验所用"水",均指去离子水。
1．2　实验设备　恒温水浴,3000ｍｌ带回流装置的玻璃反应釜,红外干燥箱,马弗炉。
2实验方法
2．1          云母片上ＴｉＯ2膜的涂覆　制备金色云母珠光颜料的原料可分两种,一种为银白色云母珠光颜料,一种为黄色干涉色云母珠光颜料,其ＴｉＯ2晶型均为金红石型。二者制备工艺大致相同。详细实验条件及机理研究已有报道[6～7],其基本工艺如下。
2．1．1            银白色云母珠光颜料制备:称取50ｇ云母粉制成10%的悬浮液500ｍｌ,并以1%盐酸调节云母悬浮液的ｐＨ于2．0～2．5之间,然后分二次缓缓加入18%的ＴｉＣｌ4溶液。第一次加ＴｉＣｌ4溶液60ｍｌ、15%ＳｎＣｌ2溶液270ｍｌ,相应加入3．8%ＫＣｌＯ3溶液270ｍｌ。同时加入20%的ＮａＯＨ溶液,以中和ＴｉＣｌ4水解所产生的盐酸,保持ｐＨ于2．0～2．5之间,约15ｍｉｎ后,停止加入ＴｉＣｌ4溶液,保持ｐＨ恒定于2．0～2．5之间。20ｍｉｎ后,停止加ＳｎＣｌ2溶液。第二次加ＴｉＣｌ4溶液450ｍｌ,包膜过程需2．5～3ｈ,此时云母微片表面涂覆的水合二氧化钛膜,折合ＴｉＯ2含量约为21%～23%(Ｗｔ)。此后实验分二种方法进行:Ａ类样,将以上溶液调ｐＨ值后进行涂覆Ｆｅ2Ｏ3膜的工艺;Ｂ类样,则将以上溶液进行洗涤、过滤,烘干,接着涂覆Ｆｅ2Ｏ3膜。
2．1．2            干涉黄云母珠光颜料制备:制备工艺与银白色的基本相同,只是所涂覆的ＴｉＯ2量占颜料总量的41%～43%(Ｗｔ)。此后实验同样分二种:Ｃ类样,接着涂覆完水合ＴｉＯ2膜的颜料,继续涂覆Ｆｅ2Ｏ3膜工艺;Ｄ类样,则将以上样品洗涤、过滤及烘干,再涂覆Ｆｅ2Ｏ3膜。2．2　Ｆｅ2Ｏ3膜涂覆　云母珠光颜料的金黄色,一般是通过涂覆Ｆｅ2Ｏ3膜来实现,其反应条件基本同Ｆｅ2Ｏ3型红色云母珠光颜料的制备[6]。Ａ类和Ｃ类样品是在以上反应溶液的基础之上,调节溶液ｐＨ为3．5～4．1,然后缓慢加入15%(Ｗｔ)ＦｅＣｌ3溶液约55ｍｌ,同时加入10%(Ｗｔ)的ＮａＯＨ溶液,以保证溶液ｐＨ值稳定在3．5～4．1之间,约0．5ｈ后包膜反应结束,将反应溶液陈化1ｈ,过滤洗涤烘干,于900℃煅烧1ｈ即可,所得颜料中含Ｆｅ2Ｏ3约4%(Ｗｔ)左右。Ｂ类和Ｄ类样品,则是将烘干的样品重新制5%的悬浮液,调节溶液ｐＨ在3．5～4．0之间。

3．2　讨论　从上可看出,几种颜料的分散性,除了Ｃ样,其余均较好。这种由于Ｃ样涂覆的ＴｉＯ2量较多,又未经过洗涤以除去未包覆的游离ＴｉＯ2,这些游离ＴｉＯ2除自身会影响颜料分散性外,同时还容易与包覆Ｆｅ2Ｏ3膜过程中的Ｆｅ(ＯＨ)3反应,最终形成较大尺寸的钛铁矿粒子,使颜料颗粒之间互相粘连。从色泽上来看,四种金色云母珠光颜料中,Ａ、Ｂ样
虽然由于其粉末色为金黄色,但其干涉色往往有杂色,故颜色看起来不纯正,而Ｃ、Ｄ样,其粉末色和干涉色均呈黄色,故二者的颜色较为纯正。铜金粉的颜色,只要保证合金成份的均一性,其颜色容易达到一致的效果。金色云母珠光颜料的亮度明显好于铜金粉的,这是由于通过湿法剥片的云母珠光料的微观晶面的完整性和光滑度,远要好于通过球磨而产生片状结构的铜金粉晶面的。金色云母珠光颜料的耐候性,明显要好于铜金粉的,这是由于云母表面的涂覆物ＴｉＯ2、Ｆｅ2Ｏ3及少粒子,具有吸收紫外线的能力,这也增强了颜料的耐候性,而铜金粉为铜等金属单质的合金粉,极易氧化,在表面形成一层黑色氧化物膜,而使颜料失光。同时,又极易燃烧、爆炸,不易贮存。
4结语
通过选择不同的制备条件,可制备出不同性能的金色云母珠光颜料,其性能明显优于常用铜金粉的性能。用黄色干涉色云母珠光颜料烘干后,再涂覆Ｆｅ2Ｏ3膜制得的珠光颜料,颜色较纯正。金色云母珠光颜料工业化生产,应注意提高反应条件的控制精度,尽量减少加料速度的波动,尤其是ｐＨ的波动。因为在颜料制备中ＴｉＣｌ4加入量较大,ＴｉＯ2含量高,反应条件控制不好,极易导致两个问题:一是颜料失光或光泽度不高;二是颜料结块或分散性差。
参考文献
1 ＳｉｇｉｒｉｄＦ.ｅｔａｌ．汽车涂料用珠光颜料Ｉｒｉｏｄｉｎ/Ａｆｆｌａｉｒ的颜料配方[Ｊ]．涂料工业,1994(1):41～45
2                加藤昭夫,陶山容子．微粒子调制における形态制御[Ｊ]．表面,1992,30(8):34～45
3 木谷弘明．涂装仕とけ法[Ｐ]．日本专利:昭63 100989,1988
4木村　朝．云母チタン系复合材料[Ｐ]．日本专利:昭63 43962,1988
5兼子　和重,木村　朝．メ キヤツブ化米庄料[Ｐ]．日本专利:平4217907,1992
6张高科,黄志雄．Ｆｅ2Ｏ3 云母珠光颜料复合机理的研究[Ｊ]．武汉工业大学学报,1997,19(1):83～85
7黄志雄,张高科．ＴｉＯ2 云母珠光颜料复合机理的研究[Ｊ]．武汉工业大学学报,1997,19(1):34～36收稿日期:2001 07 21