【有机颜料表面处理】
拼译：surface treatment oforganic pigments
有机颜料以均匀微粒分散在使用介质中，并使其着色。为获得理想着色效果，颜料粒子应与分散介质有良好的润湿性、亲和力，不发生聚集作用。因此，对颜料颗粒实施表面处理，即采用适当的添加剂(包覆剂、改性剂)，使之在粒子表面吸附、涂层，以达到与介质有良好的相容性或匹配性，满意的分散性与分散体稳定性。有机颜料表面处理对提高产品应用性能，开发新的专用剂均起着极为重要的作用。 从早期制备偶氮色淀颜料添加松香酸(皂)改进其性能开始，目前已发展到世界各主要颜料生产厂均应用不同的表面处理方法；包括采用阴离子、非离子表面活性剂、脂肪胺类、有机溶剂、有机颜料(自身)衍生物(制备颜料固态溶液)、高分子表面活性剂(超分散剂)等表面处理工艺，选择在颜料制备过程之中或合成之后的吸附、包膜、研磨、溶剂处理、捏合(挤水转相)及微囊化(Microencapsulation)等深加工的方法。早在1920年德国赫斯特(FH)公司已在合成红色色淀颜料过程中使用松香化(Rosination)处理方法，它不仅能抑制结晶成长、粒子细小，且通过表面涂层使干燥后粒子质地松软、易分散，具有更高的着色力、透明度，色泽鲜艳、降低成本、尽管松香化是一古老的表面处理方法，至今仍在一些重要颜料品种生产中广为应用，效果明显。值得指出的是近年来，松香酸、松香胺与其他添加剂复配方法，用于不溶性偶氮类及酞菁类颜料表面处理，以达到改变粒子的极性与分散介质的相容性。继松香化表面处理工艺之后，目前占有重要地位的是添加不同类型的表面活性剂。1940年阿特拉斯(Atlas)公司最先提出应用阴离子表面活性剂对有机颜料实施表面处理，并认为粒子吸附表面活性剂，依据双电荷“电荷稳定”的历程而提高其分散稳定性。近年来在制备水基印墨与油基印墨中又有新的发展，1979年瑞士汽巴－嘉基公司(CGY)提出以脂肪醇或芳香醇的聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂处理颜料粒子，随其聚氧乙烯醚的n值加大，增加溶剂化链的极性，可以制得亲水性、分散稳定性优良的水基印墨用颜料品种。1980年日本东洋油墨公司(TOYO)发现采用烷基磺酸、烷基苯磺(钠)阴离子表面活性剂或混合的双组份处理工艺可以提高粒子表面的亲油性，制备油基印墨用的颜料品种。挤水转相(PigmentFlushing)是制备易分散性好、着色力高、色泽鲜艳的油墨用颜料，又可省去干燥、粉碎工序的重要后加工方法。布兰德里(S．R．Bradley)在1869年首次提出颜料的挤水转相方法，尔后在1898年查尔斯(D．Charles)推荐以真空法除去挤水转相过程中分出的水分，直至1920年美国威纳尔公司(Werner & Pfleiderer)发明了有效的捏合机(Kneading Machine)，在选定的表面活性剂存在下成功地进行挤水转相表面处理。在颜料制备过程中或在制得的产品后处理时添加颜料的取代衍生物，是表面处理的另一重要方法。各生产厂对重要的蓝、绿色酞菁类颜料均进行了深入研究。1962年美国氰胺公司的普费尔(P．L．Pfeiffer)提出了采用添加铜酞菁(CuPC)衍生物进行表面处理合成ε－型的CuPC；1966年布莱克(W．Black)等人首次测定了CuPC的衍生物：
与CuPC在树脂模拟化合物(脂肪酸等)上的吸附曲线，证实了用CuPC衍生物表面处理过的铜酞菁较未经处理的吸附量有明显提高，并发现在CuPC分子中引入极性基团有助于在分散介质分子上的吸附，从而改进其分散性能与抗絮凝特性。1967年格劳伍尔(V．T．Crowl)研究了用低氯代CuPC、氯甲基化CuPC的胺类衍生物对CuPC实施表面处理可以提高它在醇酸树脂(甲苯、丁醇等介质)的抗絮凝性能。1967年英国卜内门公司(ICI)研究了将含有乙酰基乙酰苯胺作为偶合组份的黄色偶氮颜料(如：C．I．P．Y．12)与脂肪胺的乙酸溶液反应，生成费薛碱：
将合成的有色的颜料衍生物添加到PY12中，实施表面处理，依据衍生物与P．Y．12分子结构相似性、吸附于分子表面达到改性的目的，产品具有优良的分散稳定性。对于分子中含有环状酰胺基(－NHCONH－)的耐晒、耐热、耐迁移性优异的苯并咪唑酮类偶氮颜料，1964年德国赫斯特公司提出了以有机溶剂(如二氯苯、吡啶、DMF等)的表面处理工艺，不仅可改变粒子表面结晶状态，且可增加产品颜色鲜艳度。为改进采用经典表面活性剂实施表面处理制备非水颜料分散体稳定性不足，80年代英国卜内门(ICI)、丹麦KVK公司开发了一类有色及无色的高分子表面活性剂或称超分散剂(Hyperdispersants)。1985年美国的哈姆顿(J．S．Hampton)等(美国ICI公司)发表文章，介绍超分散剂应用性能及相应商品牌号，粉状：Solsperse 12000(蓝色)、22000(黄色)、液状：Solsperse 6000，9000；1988年丹麦KVK推荐的Hypersol Synergist L 4 707(蓝色)，L 4 708(黄色)等品种。此类超分散剂分子结构包括两部分：锚式功能基团(Anchoring Functional Group)与聚合溶剂化链(Polymeric Solvatable Chain)。前者通过“锚”基的多点吸附或通过表面改性剂而结合在粒子表面上；后者可通过选择聚合链长度，使其对溶剂有良好的溶剂化能力，以使颜料在非水有机溶剂中具有优异的分散稳定性。据称采用超分散剂实施表面处理的颜料制成的非水介质分散体．颜料含量高达40%，且粘度不高，长时间存放(两年以上)不发生絮凝。1981年，日本石上裕等人研究了用低聚合度高分子分散剂(又称为低聚皂，Oligosoap)实施表面处理，此分散剂对温度稳定性高，低发泡性，如C2D-Na40∶
皂化度40%，可定向地吸附在粒子表面上，形成低聚皂吸附层，明显改进酞菁蓝、酞菁绿等品种分散稳定性。1982年瑞士的汽巴－嘉其公司(CGY)提出用丙烯酸铵盐(共聚物)处理颜料，以获得适用于制备水基印墨颜料品种。总之，对有机颜料表面处理领域，众多的研究者正在开发其新的实用技术及研究相关的基本理论，其研究热点可概括如下：(1)研究有机颜料晶体结构特性、晶体颗粒表面相对极性(亲水、亲油性)；不同类型分子结构对其粒子极性的影响；分子间氢链、分子内氢键的形成对粒子聚集状态的影响；分散体的稳定机理(熵稳定与电荷稳定)。(2)表面处理的微观反应特征，不同添加剂、包覆剂对粒子表面的结合力以及被分散介质溶剂化作用原理。(3)使用介质(极性水介质、有机溶剂介质及非极性溶剂介质)对有机颜料表面处理的要求，应采用的相应有效表面处理工艺。(4)研究并开发不同结构类型的高效表面处理剂，以满足不同使用对象的需求。有机颜料表面处理方面有许多课题尚待深入研究，一些生产厂已将部分成果应用于颜料新品种、新剂型生产之中，大大提高了产品精加工程度，收到了显著成效。中国近年已开始重视该领域的研究，少数品种已初见成效。鉴于颜料制造者对每种有实用价值的表面处理配方工艺均列为专利，因此必须结合需要开发有效的表面处理方法；这将是颇有研究价值的领域。【参考文献】：1 Moilliet J，et al．J．Oil Col．Chem．Assoc．1969，52∶2892 高桥正好．有机颜料の颜料化，色材协会志，1979，52(11)∶6233 彦坂道尔．有机颜料の表面处理，色材协会志，1979，52(11)∶6354 Hampton S J．Contributions of hyperdispersants to modern dispersion technology，Amer．Ink Maker，1985，63(1)∶655 Bay G．(BASF)，A model for organic pigments in oil or waterbased priting inks Amer．Ink Maker，1985，63(1)∶166 周春隆．化工进展，1992，2∶12～19(天津大学周春隆教授撰) |