颜料色浆的颜色,着色强度、遮盖性,均匀性,牢度等应用性能很大程度上取决于颜料在水溶液中的颗粒大小及其分布和分散性。随着溶液中的颜料粒径变小,分散性变好,着色强度,遮盖性,染色均匀性均将得到较大幅度的提高,而牢度将有所降低,粘度亦将增加。一般认为11~42颜料的平均粒径在011~012Lm左右,其性能较佳。但是颜料颗粒粒径大小和颜料色浆的分散性,除了决定于所用分散剂的表面特性以外,还与分散液中电介质、pH值、研磨介质的粒径、研磨时间和颜料结构等制浆工艺条件密切相关。

颜料微粒分散体在热力学上是不稳定的,颜料粒子愈小,表面能愈高,在搅拌等作用下,相互碰撞的粒子很容易发生聚集;同时在研磨过程中随着水分从颗粒之间移出,亦容易促使较小颜料粒子形成能量较低的大粒子,因此,颜料粒子的聚集是不可避免的。而颜料分散体系的稳定性与粒子表面特性,被介质的润湿与分布的状态等因素有关。

颜料的分散稳定性就是保证粒子完全润湿和分离,并使其均匀地分布于介质中。所以有机颜料色浆的制浆过程实质上就是通过适当的工艺方法,使之达到适宜作为颜料色浆用的程度。而颜料的粉碎效果,在很大程度上又取决于颜料在水溶液中的粘度等性质,以及设备的效率。

二、试验材料、仪器与方法

1. 试验材料

1.1 颜料 酞菁绿G,嫩黄F7G,黄光妃红F5B均为商品颜料。

1.2 药品 除螯合剂HS为工业品外,其余药品均为试剂级。

1.3 表面活性剂 试验所用的阴离子和非离子表面活性剂均为商品。

1.4 织物 平纹细棉布2. 试验仪器

250ml立式研磨机,CoulterLS230激光粒度分布仪(美国),JZHY-180型界面张力仪,WSD-3型白度仪;TQ-328型电光分析天平,抽滤装

颜料色浆制浆工艺条件与分散性研究置。

3. 试验方法

3.1 颜料色浆研磨,按规定工艺处方,将除砂以外的物料倒入研磨机中研磨3分钟后,再加入规定量的砂子,研磨2小时后倒出,过滤,得到所需的色浆。

3.2 颜料颗粒粒径测定

激光粒度分布仪上测定,并用体积平均粒径(dmean)和标准偏差(SD)来表示粒径及其分布情况。

3.3 颜料色浆分散性测定

称取一定量颜料,置于250ml烧杯中,加入规定量水,在电磁恒温搅拌器上于25e恒温条件下搅拌5分钟。然后将搅拌好的颜料色浆液,倒入放有经润湿过的,并由钢圈压紧的二张快速滤纸的布氏漏斗中,在250?1mmHg和25e恒温条件下过滤,记录流经时间(秒),重复测定二次,取其平均值。

三、试验结果与讨论

1. 电介质对颜料色浆的分散性影响本文选择了阴离子(分散剂NNO)和非离子(T-60)两种不同类别的表面活性剂与乳化剂EL,以315B1(W/W)复配后,添加相同克分子浓度(011N)的不同类别的电介质,并测定其表面特性的变化情况以及对酞菁绿G颜料色浆的分散性和色光的影响

由表1可见,在水溶液中电介质的存在会导致CMC和CCMC的下降,若再加金属螯合剂(螯合剂HS)后,则CMC和CCMC还会进一步降低。亦即少量电介质存在,可使表面活性剂的表面活性得到提高,而且加入螯合剂后,表面活性提高得更大。同时电介质的金属离子价数不同,对表面活性的影响是有所不同的。

试验还表明,当电介质存在时,会使颜料色浆颗粒变大,粒径分布不均匀,分散性变差,其中三价,,

影响变小,其顺序为Al+>Mg+>Na+。这可能是由于多价负离子压缩了胶团表面双电层厚度,使胶团带电量下降,减少颗粒间斥力,从而使分散性下降。此外,在加入螯合剂(HS)后,则可使粒径变小、颗粒分布变为均匀,分散性变好。由此可见,颜料在研磨过程中,水、颜料或表面活性剂中有电介质存在,会对颜料色浆颗粒的粒径及分散性有较大影响。为此,必须在研磨过程中,防止电介质的带入,或通过添加螯合剂来改善颜料色浆的

染料工业

分散稳定性。然而,螯合剂HS的加入,将使颜料在织物上的亮度(L*),绿度(-a*),和鲜艳度(c*)有所减弱。所以应尽量避免从水、颜料、分散剂中带入电介质,这对提高颜料色浆的分散性是十分重要的。

由上可见,电介质虽然能改善表面活性剂的表面活性,但对颜料色浆的分散性却带来不利的影响。为此,我们进一步对不同用量电介质对表面活性剂的表面特性与颜料色浆分散性,色光的影响作了试验

随着电介质用量的增加,分散剂(T-60+EL)的浊点和CMC有所下降,CCMC值却有所增加,亦即降低表面张力的能力下降。同时颜料颗粒粒径变大,分布不均匀,分散性变差;在织物上的亮度、绿度和鲜艳度等色光均有所降低。这充分说明,电介质用量较少时,可改善表面活性剂的表面活性,但用量增加后使降低表面张力的能力下降,因此,颜料颗粒的粒径变大,分散性变差,色光变暗。总之,溶液中电介质含量愈大,对颜料色浆的分散性和色光的影响愈大。

2.介质pH对颜料色浆的分散性和色光影响本文选择了阴离子和非离子两组表面活性剂与乳化剂EL复配作为酞菁绿G的分散剂,并在不同pH值的缓冲溶液中进行研磨,测定其表面特性,颜料颗粒粒径及其分布和分散性,织物的色光变化

不同用量电介质对颜料色浆分散性与色光的影响

表面活性剂电介质及其用量(g/l)表面活性

浊点

SD分散性

分散性

色光
注:颜料为酞菁绿G

不同pH值对颜料色浆的分散性和色光影响

阴离子表面活性剂(MF+EL)

介质pH值对阴离子、非离子表面活性剂的表面特性无明显影响,而研磨后所得颜料颗粒粒径和分散性变化亦并不明显。但从这些数据表明,pH在7时粒径为最小,分布最均匀;而其分散性却在pH为9或10时为最好;此时的亮度(L*)、绿度(-a*)、和鲜艳度(c*)均稍有所提高。由此可见,pH值对颜料色浆粒径和分散性影响不大,从粒径来看,pH值为7时可得到最小的粒径,分布亦较均匀。因此研磨时建议应尽量控制在中性或稍带碱性为宜。

3. 研磨介质粒径及研磨时间对颜料色浆的分散性和色光的影响

本文采用了不同粒径的玻璃珠对酞菁绿G在T-60与EL作为分散剂条件下,研磨2小时,测定其颜料颗粒粒径及其分布、分散性和色光

颜料色浆制浆工艺条件与分散性研究

不同粒径的研磨介质对颜料色浆分散性和色光的影响

随着研磨介质粒径变小,所得的颜料颗粒变小,分布更均匀,分散性更好,而且亮度(L)、绿度(-a)和鲜艳度(c)均有所增加。其中研磨介质的粒径为014~016和018~110mm,对颜料色浆粒子大小和分散性的变化不大,而且色光比较接近,但研磨介质粒径小,研磨后色浆的过滤较为困难。而与粒径为2~4mm研磨介质相比,色浆粒径大小,分散性和色光的变化却

较为明显。为了过滤方便,建议采用018~110mm玻璃珠。

为了进一步了解采用不同粒径研磨介质时,研磨时间对颜料色浆分散性的影响。我们还对T-60+EL二元复配物和AES+TX-10+EL、平平加0+T-60+EL两组三元复配物,进行了研磨时间对颜料色浆分散性和粒径影响的试验,研磨时间对颜料色浆分散性的影响

可以清楚地看到,采用较小粒径玻璃珠进行研磨,在最初1~2小时内,随研磨时间的增加颜料的粒径明显变小,分散性有较大的改善,但在研磨2小时后,颜料颗粒粒径和分散性随研磨时间的增加,不仅没有明显的改善,反而变差。对三元复配物来说,继续增加研磨时间,分散性亦只能在1115~13秒和1315~15秒之间,并未得到明显的改善。在试验中还发现,对二元复配物,研磨时间过长,水分逐渐蒸发,色浆粘度变大,颜料粒子发生凝聚,粒子变大,分散性明显变差。因此,我们认为研磨时间为2~3小时为宜,并采用较细的研磨介质可得到粒径较小、分散性较好的颜料色浆。

4.复配比例对颜料色浆的分散性影响

我们将阴/非和非/非两组表面活性剂与乳化剂

复配后组成三元复配物,并将EL用量固定,改变阴/非和非/非二只表面活性剂的复配比例,测定颜料色浆分散性和色光的变化情况,其结果如表5所示。

由表5三组数据可见,随着二元组分复配比例的不同,颜料色浆的粒径和分散性有一定的变化,以1B1比例复配可得到最细的颜料颗粒和最好的分散性,而且其色光亦较亮而艳。这可能由于当AES与F-68,平平加0与T-60,T-20与T-60二者以1B1比例复配时,其复配物的CMC和CCMC值均为最低,亦即表面活性最大,若提高任何一个表面活性剂的比例后,CMC和CCMC值均会增加,而使表面活性降低,不易形成胶束,从而分散性变差。

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不同复配比例对颜料色浆的分散性和色光的影响

面活性剂复分散性

5.对不同结构颜料的适用性

本文根据对酞菁绿G的试验结果,选择几组

分散剂,并在确定的工艺条件下对其他不同结构颜料进行适用性试验

注:砂径为018~1mm 砂磨时间为2小时

同一组分散剂对不同结构颜料的适用性是不同的,所选用的几组配方,对酞菁绿G的分散效果最好,其次为嫩黄F7G,而对妃红F5B的效果要差一些,颜料颗粒较大。实验结果表明,对不同结构颜料应选用合适的表面活性剂或复配物此外,由于嫩黄F7G和妃红F5B本身的色光较鲜艳,故其亮度和艳度均较高。

7.与国内外同类产品的分散性比较

本文采用经试验所确定的新工艺

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