CH系列超分散剂在颜料表面处理过程中的使用方法

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表面处理是当今颜料技术发展的主流方向。与发达国家相比，我国颜料在表面处理技术上存在较大的差距，这一点正是造成我国颜料产品低价出口、高价进口的主要原因。目前，发达国家在国内大量收购低档次的颜料产品，在国外进行表面处理后向全世界销售。虽然某些情况下，国外厂商也向中国颜料生产商提供少量助剂以完成必要的基础性的表面处理，但所得颜料全部由外商收购，中国厂家没有相应的销售权。通过这种技术封锁，发达国家将颜料生产过程中的大量污染留给了中国，而将丰厚的利润留给了自己。这种局面是非常令人痛心的。     颜料表面处理技术的核心是表面处理剂。在众多的表面处理剂中，超分散剂以其优异的表面处理效果而受到特别的青睐。超分散剂最早出现于二十世纪八十年代，由ICI公司率先推出。我国于九十年代初期开始这类助剂的研究。在多年理论研究工作的基础上，上海三正高分子材料有限公司推出了CH系列共60多个牌号的超分散剂产品。有关这类产品的分子结构特征及作用机理，我们在参考文献[1-16]中已有介绍。本文重点介绍超分散剂在颜料表面处理过程中的使用方法。

颜料表面处理方法通则

水溶性助剂一般用于水性颜料的表面处理，可在颜料制备过程中的任何阶段加入；非水溶性助剂一般以乳液或溶液的形式加入颜料浆中，通过调节PH值和温度，使助剂吸附于颜料表面；某些颜料需要进行球磨或捏合操作以完成颜料化转变，在该操作中引入助剂是一种很好的表面处理方法；另外，所有助剂都可以与颜料干混，通过简单的物理混合实现对颜料的简单处理。      CH-2C、CH-7、CH-7A以及CH-8E、CH-8F、CH-8S在常规颜料的表面处理中经常使用，后文将详述使用方法。CH-6及CH-13、CH-13B、CH-13E是大多数有机颜料的优良表面处理剂，使用时可用一缩二丙二醇、异丙醇、三乙醇胺等溶剂配成20-50%溶液，慢慢加入颜料浆中，在适当温度下搅拌1小时以上，使助剂吸附于颜料表面，然后冷却、过滤。该方法是有机颜料表面处理的首选方法，不仅适合于偶氮颜料、色淀颜料及酞菁颜料等常规品种，而且对缩合偶氮颜料、二噁嗪颜料、喹吖啶酮颜料以及其它许多高档颜料都具有相当好的效果。

下面是CH系列助剂在常见颜料表面处理中的使用方法

一、 偶氮颜料及色淀颜料的超分散剂处理

偶氮颜料主要包括汉沙黄、联苯胺黄（橙）、甲苯胺红等品种。而色淀颜料主要包括偶氮色淀颜料，（如P.R.48、49、53、57）及三芳甲烷色淀颜料（如P.B.61），上述颜料的超分散剂处理方法如下：     方法1：对于本来就用松香处理的颜料，可将超分散剂溶解于松香皂中，与松香一道对颜料进行表面处理。CH-1、CH-2、CH-3、CH-7、CH-7A都可按这种方法使用，目前CH-2及CH-7较为常用，这两种助P.R.57：1的处理效果尤为突出。经过上述助剂处理的颜料可用于胶印油墨及凹印油墨，所得颜料不仅吸油值低、流动性好，而且具有较高的透明度和着色力，颜料在胶印油墨中具有较好的抗乳化能力，而在溶剂油墨中具有较好的耐溶剂能力（不发胀，具有长期的粘度稳定性）。值得一提的是，当颜料用于凹印油墨时，表面处理剂的用量应适当增加，而松香的用量可适当减少。     方法2：CH-1、CH-2、CH-3、CH-7、CH-7A等助剂也可以用非离子型表面活性剂乳化后使用。例如，将上述助剂（任选一种）与平平加0S-15（不含水份）按4：1的比例混合，加直至60-70℃，充分搅拌至均匀溶解，慢慢加入正在快速搅拌的40-50℃水中，配制成10-20%的乳液。在颜料过滤以前的任一阶段（包括合成过程中）加入乳液，充分搅拌至少半小时。超分散剂用量一般为颜料干重的2-5%。所得颜料与方法1具有类似的性能。在不使用松香的情况下，方法2所得颜料的耐热性有所提高。     方法3：将CH-6或CH-15C加热至60-70℃，慢慢加入正在快速搅拌的温度为40-50℃、浓度为1.5-2.0%的冰醋酸水溶液中，配制成10-20%的超分散剂乳液。该乳液可用于大多数偶氮颜料及偶氮色淀颜料的表面处理。乳液的加入方法及所得颜料的性质与方法2类似。     方法4：将CH-8（或CH-M8、CH-8E、CH-8F、CH-8S）用冰醋酸水溶液溶解（加热有助于溶解），在颜料偶合以前、偶合过程中或偶合完成后加入。颜料过滤前，调节浆料PH值至10以上（最好PH≥11），在90-100℃保温搅拌至少1小时。助剂用量一般为颜料干重的2-10%。助剂用量较高时，所得颜料可与未处理颜料按1：2―5的比例混合。经上述助剂处理的颜料，具有较好的透明度、流动性和优异的耐溶剂性。例如：用CH-8处理的联苯胺黄类颜料，在溶剂油墨中粘度低、稳定性好，色光鲜艳，体现出很好的使用性能。     方法5：将方法4与方法1（或方法2、3）进行组合，可以使颜料的性能进一步提高。例如，用CH-8（或CH-M8、CH-8E、CH-8F、CH-8S）和CH-2（或CH-3、CH-7、CH-7A）同时对P.R.57：1、P.Y.12或P.Y.83进行处理，所得颜料具有极佳的使用性能。     方法6：超分散剂也可以用于颜料的挤水换相过程中（FLUSH方法）。助剂一般分2-3次加入（视滤饼与连结料的加入次数而定），助剂的总用量一般为颜料干重的5-10%。常用的助剂是CH-3、CH-5、CH-7、CH-7A。超分散剂的加入不仅可以加快出水速度，而且可以提高颜料含量、降低油相粘度、增加颜料的分散稳定性。较为成功的例子是用CH-3处理碱性蓝P.B.61，以及用CH-5处理P.R.57：1。当然，用方法1至方法5处理过的颜料，在挤水换相过程中也有较好的表现。     方法7：用CH-8D取代部分乙酰乙酰苯胺AAA（11份CH-8D可取代7份AAA），其余条件不变，所得联苯胺黄颜料特别适合于水性体系，具有低粘度、高色力等特点，CH-8D的用量一般为颜料干重的5-20%。     方法8：制备水性色淀颜料时，可使用CH-10S或（和）CH-90对颜料进行表面处理。CH-10S和CH-90均可直接加入颜料浆中，然后充分搅拌，并在60℃以上保温至少半小时，以保证助剂的充分吸附，两种助剂的总用量一般为颜料干重的3-8%。用上述方法制得的色淀类颜料，在水性介质中具有很好的分散性和流动性。

二、 酞菁颜料的超分散剂处理

方法9：将酞菁蓝15：3滤饼与CH-11A滤饼打浆，充分混合，然后加入CH-15C乳液（乳液配制方法见方法3），充分搅拌1小时。所得颜料在胶印油墨中具有很好的流动度，适应快速印刷的要求。在这一处理方法中，CH-11A的用量（指滤饼中的有效成份）为颜料干重的2-5%，CH-15C的用量为颜料干重的10-15%。若乳化操作难以掌握，则可将CH-15C用异丙醇、一缩二丙二醇、三乙醇胺或冰醋酸等溶剂溶解后慢慢加入颜料浆中。用CH-8（或CH-M8、CH-8E、CH-8F、CH-8S）取代CH-15C，可以达到同样的效果，操作更为简单。     方法10：CH-12A、CH-12D和CH-M8配合使用，可提高酞菁蓝15：3在胶印油墨中的流动度。三种助剂的总用量约为颜料干重的2-5%，其用量比例约为CH-12A：CH-12D：CH-M8=1：15：4。三种助剂可在球磨时加入，也可在颜料酸煮之前或酸煮之后加入。由于CH-M8不溶于水，故加入前须用冰醋酸溶解，而CH-12A、CH-12D可直接加入。     方法11：将CH-3（或CH-7、CH-7A、CH-34A、CH-34B）溶解于二甲苯，与粗酞菁一起研磨，参与粗酞菁的颜料化转变过程。研磨时可适当提高温度。颜料经酸洗后过滤、洗涤、干燥。CH-34A与CH-34B一般配合使用，推荐用量比为1：1，其它助剂可单独使用，也可相互配合，或与CH-34A、CH-34B配合使用。助剂的总用量一般为颜料干重的3-5%。所得颜料在胶印油墨中易分散、流动性好；在溶剂墨中具有较强的抗结晶、抗絮凝能力。     方法12：将CH-11滤饼与颜料滤饼打浆，所得颜料可用于溶剂型油墨与涂料，具有抗絮凝、抗结晶的作用，可用作P.B.15：4。CH-11用量（指干重）为颜料干重的8-12%。若将方法11与方法12结合效果更好。     方法13：在溶剂法制备酞菁蓝工艺中，在溶剂中加入占颜料干重5-10%左右的CH-3、CH-6、CH-7或CH-7A，不仅可以提高酞菁蓝颜料的产率和纯度，而且可以提高其分散性和着色力。     方法14：在酸溶法制备酞菁蓝颜料的工艺中，在析出颜料的水溶液中事先加入CH-12（如CH-12A、CH-12B、CH-12C、CH-12D、CH-12H、CH-12I），所得颜料具有较好的分散性和流动度。用其它方法(如烘焙法、溶剂法)制备的酞菁蓝颜料,用同样的超分散剂溶液处理后也可以得到类似结果。     方法15：将酞菁蓝颜料干粉与CH-11A颜料干粉混合，所得颜料适合在醇溶性体系及水性体系使用。CH-11A用量为酞菁颜料干重的5%左右。如果在混合时同时加入颜料干重5-15%的CH-12B，则颜料在水性体系中分散时不必再添加分散剂（建议加入醇胺类物质作润湿剂，如ANGUS CHEMIE公司的AMP-95、DMAMP80，用量约占分散体系的1.2%）。颜料分散后粘度小，色力高，贮存稳定性好。     方法16：在粗酞菁球磨过程中加入CH-12H和（或）CH-12I，同时加入CH-12F，所得颜料适合在水性体系中使用。两种助剂的用量均为颜料干重的2%左右。所得颜料若与5%左右的CH-11A干拼效果更好。     方法17：将CH-14A用氨水溶解，加入到颜料浆中，然后调节PH值到中性或酸性，使CH-14A析出并吸附于颜料表面。CH－14A的用量为颜料干重的3-10％，所得颜料适合在水性油墨中使用，该方法与方法16配合效果更佳。

三、 无机颜料及无机填料的表面处理

方法18：铁蓝、群青、铬黄、钼铬红、钛白以及氧化化铁等无机颜料的简单处理，可参照方法2、方法3和方法4进行。CH系列助剂也可以取代常用的硅烷型、钛酸酯型、铝酸酯型及锆酸酯型偶联剂，对颜料和填料进行干法表面处理，所得颜料和填料具有很好的分散性。例如，用CH-1A处理的微米级碳酸钙，在塑料中可以达到与脂肪酸处理的纳米级碳酸钙同样的使用效果；用CH-1A处理的国产钛白，在塑料中的分散性能可与进口钛白相媲美。     方法19：CH-17A、CH-17B和CH-17C是氧化铁颜料的优良表面处理剂。其中CH-17A及CH-17B可用大量水溶解后加入到颜料浆中，而CH-17C可用无水乙醇配成稀溶液后加入。所得颜料干粉再与乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三乙醇胺等均匀混合可进一步提高颜料的分散性。助剂用量为颜料干重的0.5-1.0%，乙二醇等物质的用量也为颜料干重的0.5-1.0%。    方法20：CH-18A、CH-18B和CH-18C也可用于氧化铁颜料的表面处理。其中，CH-18A为通用型，可用水稀释后加入颜料浆中，其用量约为颜料干重的0.5-1.5%，所得颜料既可用于水性体系也可用于油性体系；CH-18B可直接加入颜料浆中，用量约为颜料干重的0.5-1.0%，其作用是明显增加颜料的亲油性；CH-18C用量约为颜料干重的1-3%，可用水稀释后加入颜料浆中，在60-70℃保温搅拌1小时以上，所得颜料的分散性和耐热性都有提高。上述助剂同样适用于铬系颜料的表面处理。

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四、 超分散剂在色浆中的应用  
    方法21：水性色浆的制备：将过滤洗涤后的颜料滤饼通过干燥去除适量水份（水份的去除量视色浆中颜料含量而定），加入CH-10或CH-12B助剂（对无机颜料而言，一般使用CH-10，其常见用量为无机颜料干重的1-3%；对有机颜料和炭黑而言，一般使用CH-12A或CH-12B，其用量为颜料干重的5-15%；对有机颜料中的偶氮色淀颜料，CH-10也可以使用，其用量为颜料干重的5-10%），加入适量的润湿剂（如占浆料总重1.2%的AMP-95或DMAMP80）,研磨后可制成流动性好、分散稳定的水性色浆。根据应用场合的不同，研磨前还可以加入适量水性树脂溶液（如丙烯酸树脂溶液，用于水性油墨与涂料）或二乙二醇、二丙二醇、小分子量聚乙二醇等（用于涂料印花浆）。当然，在制备水性色浆时，也可以使用颜料干粉取代半干的颜料滤饼。
    方法22：油性或溶剂型色浆的制备：在树脂溶液或无树脂介质中加入适量的超分散剂，然后加入颜料研磨。超分散剂的引入不仅可以增加颜/基比，缩短研磨时间，而且可以明显提高颜料的着色力、分散性和分散稳定性，改进色浆的流变性能。超分散剂品种的选择应根据介质的极性确定，在矿油、石蜡油（白油）植物油、溶剂汽油、增塑剂、甲苯、二甲苯等低极性介质中分散无机颜料、无机填料及偶氮色淀颜料时可选用CH-2、CH-3、CH-7、CH-7A等超分散剂，分散炭黑及大多数有机颜料时可选用CH-6；在芳香烃（如甲苯、二甲苯）、酮、酯等介质以及它们的混合物中可选用CH-13、CH-13A、CH-13B、CH-13D（对钛白等无机颜料专用）；在醇类溶剂（乙醇、异丙醇等）或醇类溶剂与酯类溶剂的混合物中可选用CH-10S。超分散剂的用量为有机颜料干重的5-15%，无机颜料干重的1-3%。方法21及方法22同样适用于油墨、油漆、涂料的制备过程。

    五、 超分散剂在塑料色母中的应用  
    方法23：将CH-1A与塑料粒子（或塑料粉末）均匀混合（可使用高速混合机），使CH-1A在塑料粒子（粉末）表面均匀地覆盖一层，然后再加入颜料、填料及其它助剂。色母生产的其它步骤不变。CH-1A的用量一般为颜料及填料总重的5%左右。按上述方法制得的塑料色母，其颜料分散性及着色力均有明显改善。CH-1A的适应体系包括聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、ABS、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、涤纶（PET）等。CH-1A在PVC塑料中的应用包括人造革、电缆料、塑料瓶、塑料门窗、塑料管道及异型材等。

附：CH-2C及CH-13A的乳液与溶液配制方法  
A、CH-2C非离子型乳液的配制方法见文中方法2。
B、CH-2C阴离子型乳液的配制方法：在72.5份水中加入2.5份三乙醇胺，加热至50℃，在快速搅拌的情况下加入25份CH-2C。
C、CH-2C的溶液配制方法：在75份6%的氢氧化钾（KOH）溶液中，加入12.5份CH-2C，快速搅拌，然后慢慢加入约12.5份丁基溶纤剂至混合液变清澈(溶液有时略显浑浊，静置数天后可能出现少量沉淀，属正常现象，使用前请搅拌均匀)。
D、CH-13E乳液的配制方法：将5份平平加OS-20（无水）溶于75份水中，加热至60℃，在快速搅拌的情况下慢慢加入20份CH-13E，并保温搅拌10分钟以上。

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