官网:www.aywangtai.com

电话:15836397533王经理
传真:0372-6257516

邮箱:aywangtai@163.com

地址:河南省安阳市汤阴县东段

您当前的位置: 首页 > 新闻资讯

颜料分散过程机理探讨

更新时间:2016-07-05 | 点击次数:916 次 | 编辑: 安阳市旺泰新材料有限公司
  颜料分散工艺知多少

  颜料在着色领域占有非常重要的部分,对塑料、涂料、油墨等着色有着极其重要的作用。现在常用的预分散体(如色母粒、色浆等)都有一个重要的目的,那就是让颜料分散到最优状态,展现其绚丽色彩。如果颜料分散效果不佳,会直接影响到着色制品的质量。塑料制品会出现斑点、条痕、光泽、色泽、透明度等外观缺陷,而且影响制品的机械性能、耐老化性等,同时给加工及应用带来影响。涂料油墨会由于颜料分散不良出现色点、光泽、遮盖、遮盖力等着色缺陷,而且影响耐候性及储存稳定性;对于涂料而言,颜料分散效果差还影响涂料的物理性能;而油墨的光泽和附着力会受颜料分散效果的影响较大。那么,颜料分散是什么样过程呢?如何拥有良好的颜料分散效果呢?

  颜料在其制造过程中,最初形成的粒子称为初级粒子,粒度为5nm-1μm,能轻易地分散,但是初级粒子在加工过程中,尤其是干燥时,会因各种原因产生团聚或凝聚,形成聚集体,聚集体之间或聚集体与初级粒子之间还可以粘结成聚集体,聚集体粘结比较牢,分散比较困难。如果想要颜料在着色中达到理想的着色力、透明度及其他特性,就必须对颜料的分散过程进行研究,以便更好的将团聚体分散到比较接近于初级粒子或较小团聚体。

  颜料的分散过程

  颜料的分散是颜料在外力作用下破碎颜料颗粒附聚体与聚集体,克服颜料分子之间的吸引力,使颜料在应用体系中尽可能完美展现颜料的着色性能。

  颜料的分散过程通常分为三个阶段:润湿、分散、稳定。

  (1)润湿:颜料与空气或水的分界面变为颜料载色体界面;(2)分散(细化):颜料颗粒在外力作用下破碎聚集体或附聚体成低聚体或初级粒子;(3)稳定:稳定是非常重要的阶段,主要防止已经分散的颜料颗粒再次凝结。

  颜料的润湿是非常重要的步骤,它分为对颜料的初始润湿和在分散细化过程中的持续润湿。对于塑料加工来说,初始润湿就是树脂载色体取代颜料表面上的空气和水分的过程;对于涂料油墨加工来说,会有润湿助剂的添加,润湿剂会对颜料表面润湿。颜料润湿的目的是使颜料之间的凝聚力减小,如果颜料表面不能被载色体或润湿剂润湿,那么后期分散设备的机械作用对颜料聚集体起不到良好作用效果。在塑料着色中,熔体的剪切力很难对颜料附聚体起作用;在涂料和油墨着色中,如果是研磨机研磨,不良的润湿还会堵塞出口网。如何达到良好的润湿效果,取决于颜料粒子的表面性质、载色体或润湿剂等。现在的颜料厂家会对颜料进行表面处理,使其更容易润湿和分散。

  第二步是颜料的分散细化的过程,主要是润湿后的颜料颗粒在外力作用下粉碎细化后分散于在载体介质中。塑料着色加工主要使用的是单(双)螺杆挤出机,双螺杆挤出机的效果较优;涂料和油墨的着色加工使用的多为三辊研磨机、立式研磨机和卧式研磨机,涂料加工使用卧式研磨机的效果比较好,油墨普遍使用三辊研磨机,但卧式研磨机同样在使用。

  最后是颜料颗粒的稳定化过程。由于颜料颗粒破碎细化后表面积增大,颗粒表面自由能也同比增加,直接造成细化的颜料颗粒间产生相互的吸引力并随分散的进程而不断增强。细微颗粒会朝着比表面积减少表面能降低的方向运动,所以颜料颗粒会再次凝聚。

  颜料的分散稳定有两种理论:

  (1)电荷稳定理论

  使颜料微颗粒表面带上一定量电荷,形成双电层,借助双电层之间的排斥力使粒子之间的吸引力减弱,从而实现颜料的稳定状态。涂料、油墨现在很多是利用电荷作用稳定分散,黏胶纤维等原液着色也多利用双电子稳定机制。

  (2)空间位阻稳定

  空间位阻机制主要是在体系中导入不带电荷的高分子化合物,使其吸附于颜料表面,利用大分子链的位阻作用隔离颜料粒子,从而实现分散稳定状态。在塑料着色加工中主要采取的就是空间位阻稳定机制。涂料和油墨体系现在也多用高分子分散助剂,其分散稳定效果优于电荷稳定机制。市场上的高分子分散剂也越来越多,并且有带电荷的高分子分散剂,双重机制同时稳定颜料颗粒分散。

  在实际生产加工中,以上所述的过程是同时发生的,并不是按照顺序进行。例如色浆的制备,助剂基本是统一添加的,颜料的投料分散工序就已经在进行润湿、分散和稳定过程了;研磨时,颜料颗粒破碎后马上被润湿,然后分散稳定。

  如何有良好的颜料分散效果

  颜料的良好分散需要多方面共同作用,如颜料、助剂、加工工艺及设备等。

  (1)颜料的选择:颜料可生产处理不同,所得到的颜料分散能力不同,现在的颜料生产商都会进行颜料表面处理,表面活性剂的处理利于在着色体系中分散性。还有颜料的粒径大小,粒径小、堆积体积大不利于润湿分散。

  (2)助剂选择:助剂包括分散剂、润湿剂等。现在超分散剂发展较快,尝试多种助剂复合使用,协同作用均利于颜料分散。此外,着色体系中的其他助剂不能够影响着色剂颜料的分散。例如塑料着色中润滑剂等会减小剪切作用力,对颜料的分散效果有影响。

  (3)加工工艺及设备:塑料着色体系的加工条件(如温度、时间等)对着色剂的分散效果有影响,温度过高会导致剪切力不够,时间短同样分散效果不佳。涂料和油墨等液体体系着色时,预分散和研磨时间及设备转速均影响。塑料着色选用双螺杆挤出机或密炼机利于颜料分散,加长双螺杆长径比、反复多次造粒均能达到良好的分散效果。涂料油墨等选用卧式研磨机利于颜料分散,三辊研磨和立式研磨机会存在研磨死角,影响颜料分散效果;当然增加研磨时间是比较常见的弥补方法。

  如今着色多使用预分散机制,例如色母粒、色浆的使用,能很好的解决分散问题。因此,对于色母粒、色浆的技术要求越来越高了,具有良好的颜料分散的色母粒和色浆才能更多应用于各着色体系。

  

首页   |  公司简介  |   产品展示  |   新闻资讯  |   营销网络   |  在线招聘  |   在线留言   |  联系我们


安阳市旺泰新材料有限公司免责声明】   备案号:豫ICP备16020383号
咨询热线:0372-3626004
企业官网:http://www.aywangtai.com
传真:0372-6257516      地址:河南省安阳市汤阴县东段      邮箱:aywangtai@163.com