颜料的表面处理

超分散剂的吸附形态
超分散剂在强极性 表面的单点化学吸附
超分散剂在弱极性 表面的多点氢键吸附
超分散剂通过表面增 效剂在非极性表面吸附
超分散剂作用机理示意图
锚固基团
颗粒
颗粒
溶剂化链
超分散剂的选择主要考虑两 个因素：其一是分散介质的极性及其对
超分散剂溶剂化链的溶解性；其二是待 分散颜料的表面性质，如表面极性、表 面酸碱性、表面官能团等。最佳用量以 分散剂在颜料表面形成致密的单分子吸 附层为标准，大约为2mg/m2。
四、松香皂表面处理
松香处理技术最初应用于艳洋红6B等偶氮色淀颜料的
表面处理，现已广泛应用偶氮颜料、酞菁颜料、咔唑 紫颜料。松香是一种称之为松脂的天然树脂，其主成 分是松香亭酸分子内含有不饱和键，由于其容易氧化 变质和降低熔点等原因，近年多数使用新开发的氢化 松香、聚合松香和不均化松香等。 用松香进行表面处理的方法一般是在颜料的浆中加入 松香的碱性水溶液，然后用碱土类金属盐或酸和长碳 链脂肪族胺等使松香析出在颜料表面上。松香皂处理 的主要作用是阻止干燥过程中颜料粒子的聚集，抑制 晶粒的增长，阻止晶型转变。
硅包膜剂通常使用硅酸钠，用量一般占颜料的1 ％～10％（质量），硅包膜的PH值控制在9～11之间， 反应速度不能过快，否则会形成砂粒状的颗粒，不能 沉积在颜料表面，所以反应时间太长。
Na2SiO3 + H2SO4 + (x-1)H2O
SiO2 ·xH2O + Na2SO4
pH值的确定
pH=2~3,
五、其他处理方法
（3）硅酸金属盐处理是使处理剂沉淀于颜料
表面，使颜料表面的Zeta电位升高，在分散介 质中有很好的抗沉淀性质。
五.其他处理方法
（1）高分子化合物处理或微胶囊是一种 特殊的表面处理技术。目前高分子化合物处理 方法有原位聚合法和相分离法等。原位聚合法 是把颜料和高分子化合物体系分散后进行悬浊 聚合的方法或者把分散了的颜料作为单体进行 块状聚合后再悬浊聚合或乳化聚合的方法。相 分离法是把颜料分散在高分子化合物溶液中， 然后用降低溶解度的方法使高分子化合物从溶 液中析出沉淀在颜料表面的方法。
单铝包膜的产品其Al2O3包膜量一般是 颜料的1％~6％（质量），通常将硫酸铝溶 液加入到分散好的颜料中，并控制适当的 PH值、温度等。
Al2(SO4) + 6NaOH + (x-3)H2O
Al2O3 ·xH2O +3Na2SO4
2NaAl(OH)4 + H2SO4 + (x-5)H2O
Al2O3 ·xH2O +Na2SO4
表面处理的作用
表面自由能=表面积*表面张力 降低表面自由能的途径： 1.降低表面积 2.降低表面张力 1）晶体构造 2）分散介质的性质 3）颜料的表面性质

颜料的表面性质影响着颜料的分散 性等。颜料经过表面处理后，表面性质 能发生重大变化。颜料表面处理是在颜 料粒子表面上沉积或包覆单分子或多分 子的物质，包括表面活性剂、改性剂、 颜料本身的衍生物等。
常用的溶剂化链有三种，第一 类为低极性烷烃链或聚酯链；第二 类为中等极性的聚酯链或聚丙烯酸 酯链；第三类为强极性的聚醚链。 这三类溶剂化链分别适用于颜料粒 子在低极性、中等极性和强极性溶 剂中的分散。
超分散剂的作用机理是指
溶剂化链以比较伸展的构象，在颜 料粒子表面形成一定厚度的保护层。 当吸附有超分散剂的颜料粒子相互 靠近时，由于吸附层的排斥作用而 使颗粒相互弹开，从而实现颜料粒 子在介质中的稳定分散
颜料处理时表面活性剂的使用
1 种类选择依据---HLB值 2 浓度确定依据---CMC值
3 工艺条件的确定
三.超分散剂表面处理
超分散剂始于70年代，80年代 才正式系统地提出来，至90年代 中期，超分散剂以其独特的应用 功能，在众多分散剂中脱颖而出， 成为当今最为人瞩目的助剂。
超分散剂的分子结构主要分为两个部 分，其中一部分为锚式集团，如－NR2,－ COOH，－SO3H等，这些极性集团通过离 子键、氢键以及范德华力等作用，紧紧地 吸附于颜料表面，防止超分散剂的解析。 另一部分为溶剂化链，这部分直接决定分 散后的颜料在溶剂中的稳定性。为此，要 求溶剂化链对分散溶剂有较高的亲和力， 以保证具有良好的溶剂化作用，同时还应 具有足够的碳链长度，以产生有效的空间 立体屏障，阻止粒子间的相互吸引。
颜料的表面处理
----------孔志平
颜料发生絮凝的原因
按照胶体化学的理论分子间的力主要有两 种：引力和双电层斥力。 由于这些力的作用，相邻不同表面的分子 相互靠近在一起，自发地缩小粒子间的表面积 和表面能，于是颜料就从分散体系变成絮凝体。 生产过程中得到的原始颜料称为湿滤饼， 还需进一步处理，包括粉碎和干燥。在干燥过 程中，较细的颜料颗粒产生凝聚，使其粒径较 原始粒径大许多倍，因而不能直接使用，必须 进行分散处理。颜料的分散过程可以分为三步： 润湿、细化和细化后的稳定化。
各种物质水溶液的表面张力与浓度的关系有3 种类型，如图所示曲线1所示，我们把能使溶 剂的表面张力降低的性质称为表面活性，具有 表面活性的物质称为表面活性剂。
表面活性剂结构特点
其结构如下图所示： A----B A端具有亲水性质，叫亲水基，种类繁 多常见的如羧基－COO－、磺酸基－ SO3－、硫酸酯基－OSO3－、醚基－O －、氨基－N＋（CH3）3等等。 B端具有亲油性质，叫亲油基，常见的 结构有：直链烷基、支链烷基、烷基 苯基等等。
表面活性剂的分类
离子型表面活性剂 阴离子型表面活性剂
阳离子表面活性剂 表面活性剂 两性表面活性剂
非离子表面活性剂
特殊表面活性剂
表面活性剂的特性
1.临界胶束浓CMC 2.亲水－亲油平衡值（HLB值） 3.非离子表面活性剂的浊点
1.临界胶束浓CMC
形成胶束所需的表面活性剂的最低浓度称为临界 胶束浓度（CMC）。
颜料表面处理的机理
表面处理方法主要有:
无机表面处理 表面活性剂表面处理 超分散剂表面处理 松香皂表面处理 其他处理方法
一.无机表面处理
无机表面处理是在颜料表面形成一层 均匀的无色或白色无机氧化物膜。无机 表面处理剂中使用最多的是铝和硅的水 合氧化物，其中Al2O3/SiO2系列被认为是 最基本的标准组成。
2.分散作用
防止分散剂凝聚的物质称为分散剂。 表面活性剂有润湿、渗透性能，它在粒 子表面定向吸附，改变粒子的表面性质， 因而防止粒子的聚集，是一种优良的分 散剂。
颜料表面处理可以选择单一的 表面活性剂也可以用非/非或阴/非 双组分表面活性剂混合应用，如果 选用表面活性剂种类适当，其用量 很少已经足够颜料表面改性；选用 不当即使用量大增，也不能达到很 好的表面改性。
TiO2也经常用于表面处理，它以具 有一定健力的以离子键为特征的静电吸 引力结合在一起。该层主要原料是四氯 化钛或硫酸钛溶液。另外，二氧化锆、 氧化锰、氧化铬、氧化钼等也能用于表 面包覆。
二.表面活性剂处理
颜料表面采用表面活性剂处理可使 表面亲油性化或亲水性化、降低凝聚度 且提高机械分散性。表面活性剂的加入 还能促使粒子细化，防止杂晶生成。
CMC值的意义
表面活性剂水溶液的浓度 只有在稍高于CMC值时，才能 充分发挥作用。 离子型表面活性剂的临界 胶束浓度一般在10-4~102mol· -1以下；非离子型一般 L 在10-6~10-4mol· -1 L
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2.亲水－亲油平衡值（HLB值）
“亲水－亲油平衡”就是指表面活性剂的 亲水基和亲油基之间在大小和力量上的 平衡关系，反映这种平衡程度的量称为 亲水－亲油平衡值（HLB值）。
pH>11时效 果最佳
几点注意事项
1.pH值选择要适当 2.反应温度的控制 致密膜80～100度 多孔膜60度左右 3.硅酸钠溶液浓度要低 4.反应时间要充分 5.颜料分散状态要好，搅拌均匀
硅和铝复合膜的包覆
Al2O3/SiO2的比例是一个重要的因素，当 Al2O3/SiO2>1，表面带正电，如果 Al2O3/SiO2<1，表面带负电
HLB的标准
HLB可以实验和计算两种方法得到，
HLB没有绝对值，是相对值，一般以石 蜡的HLB值为0，油酸的HLB值为1，油 酸钾的HLB值为20，十二烷基硫酸钠的 HLB值为40作为标准。
3.非离子表面活性剂的浊点
浊点是非离子表面活性剂的一个 特性常数。 非离子表面活性剂溶液由透明变 浑浊，和由浑浊变透明的平均温 度称为浊点。
五.其他处理方法
（2）颜料衍生物法是把能被颜料表面吸附的
羰基、砜基或叔胺基等官能团和在某些情况下 把松香或高分子化合物等作为置换基直接导入 颜料骨架上所形成的化合物的总称。若颜料衍 生物具有与被处理的颜料相同或近似的结构骨 架，当使用一定的百分比时，它们能有效的进 行表面处理，包括颜料结晶表面或一次粒子表 面的处理。
表面活性剂应用
1.润湿作用 2.分散作用
1.润湿作用
如图所示，θ＝0°，完全润湿；90°>θ>0°部分润 湿；180°>θ>90°，基本不润湿；θ＝180°,完全不 能润湿。
表面活性剂的作用
1）在固体表面发生吸附，改
变固体表面性质 2）提高液体的润湿性能
影响润湿作用的因素
1）温度 2）浓度 3）分子结构