鈦白粉有機(jī)包膜指的是在鈦白粉漿液中加入有機(jī)處理劑,以物理吸附和化學(xué)吸附二種形式吸附在鈦白粉顆粒表面,改變鈦白粉的表面性質(zhì),以改進(jìn)鈦白粉在不同介質(zhì)中的分散性。
常見(jiàn)的和曾經(jīng)應(yīng)用過(guò)的有機(jī)包膜劑可以分為三大類:多元醇類、有機(jī)硅類和有機(jī)胺類。
一、多元醇類
多元醇類里面,又以具有新戊基結(jié)構(gòu)的短碳鏈多元醇為代表,這些醇類的性質(zhì)極其相似。新戊基結(jié)構(gòu)中,含有平面對(duì)稱的伯羥基,而且由于存在著偕二甲基結(jié)構(gòu),在β-位置上沒(méi)有氫原子,使得其具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,同時(shí),使得這幾種有機(jī)物既可以溶于水中,又可以溶于大部分的有機(jī)溶劑。在氣流粉碎的時(shí)候,以蒸汽為動(dòng)力,將它們以氣態(tài)與鈦白粉顆粒接觸,當(dāng)冷凝為液態(tài)或固態(tài)的時(shí)候,這些分子可以牢固的吸附在鈦白粉的顆粒表面,表現(xiàn)出和溶劑優(yōu)異的接觸性能。因此,它們可以很好地提高顏料的分散性能。目前應(yīng)用最廣的就是新戊二醇、三羥甲基丙烷和三羥甲基乙烷.
其他的一些早期應(yīng)用較多的聚乙二醇、季戊四醇等由于應(yīng)用方面的先天不足,正在慢慢退出有機(jī)處理的視線。
1、三羥甲基乙烷(TME)
是一種含有新戊基結(jié)構(gòu)的高性能羥基化合物,具有三個(gè)高反應(yīng)性羥基,它是一種無(wú)毒無(wú)味,自由流動(dòng)的白色結(jié)晶固體,熔點(diǎn)200~203℃,在水和醇類中均能溶解,溶解度(g/100g 溶劑,25℃)分別為:水中140,甲醇中75.2,乙醇中27.9。
由于新戊基結(jié)構(gòu)能提供優(yōu)異的穩(wěn)定性,改進(jìn)抗熱、光、水解和氧化的性能,并具有杰出的耐候性、光澤性和抗化學(xué)品性,因此,三羥甲基乙烷被大量的用在了有機(jī)包膜處理上,使得產(chǎn)品具有優(yōu)良的使用性能,再就是其在使用過(guò)程中,能夠以多種形式加入,熱穩(wěn)定性好。
世界上主要的生產(chǎn)廠家是美國(guó)GEO 公司。國(guó)外使用的較普遍,國(guó)內(nèi)有少數(shù)幾家工廠用來(lái)生產(chǎn)高檔通用級(jí)、化纖級(jí)等產(chǎn)品。
2、三羥甲基丙烷(TMP)
三羥甲基丙烷的特性相似于三羥甲基乙烷,但由于其碳鏈長(zhǎng),因此在用于鈦白粉的有機(jī)表面處理的時(shí)候,在水性分散介質(zhì)中的分散性能不如TME 更為優(yōu)異,因此,TMP 在金紅石鈦白粉的有機(jī)表面處理領(lǐng)域正在淡出。其次TMP 具有輕微的毒性,也限制了其應(yīng)用。
世界上的主要生產(chǎn)廠家為瑞典帕斯托、德國(guó)朗盛,還有日本三菱、美國(guó)塞拉尼斯等等。國(guó)內(nèi)有部分廠家在使用該產(chǎn)品。
3、 新戊二醇(NPG)
新戊二醇是上世紀(jì)80 年代后期我國(guó)剛開(kāi)發(fā)的精細(xì)化工產(chǎn)品之一。通常為白色片狀結(jié)晶性固體,宜潮解吸潮。新戊二醇可以溶于水,也可以溶于冷乙醇、乙醚、丙酮和溶于熱醋酸丁酯、苯、甲苯。良好的溶解性加上新戊二醇具有耐水、耐化學(xué)品、耐候性強(qiáng)等特性,因此被用在了鈦白粉的有機(jī)表面處理上面。
4、季戊四醇(PER)
季戊四醇早期的用途也較廣,包括了在銳鈦產(chǎn)品中的應(yīng)用。但如前所述,由于其對(duì)應(yīng)用性能的提高作用并不是很明顯,因此目前很難見(jiàn)到其應(yīng)用了。
5、聚乙二醇(PEG)
由于聚乙二醇既能溶于水,也能溶于很多的有機(jī)溶劑,因此,在早期,聚乙二醇被應(yīng)用于金紅石的后處理,作為有機(jī)表面處理劑大量使用。聚乙二醇在正常條件下是很穩(wěn)定的,但在 120℃或更高溫度下能與空氣中的氧發(fā)生氧化作用,加熱至300℃時(shí)產(chǎn)生斷裂或熱裂解,而目前后處理氣流粉碎的蒸汽溫度一般都是300℃以上,因此,使用聚乙二醇作為有機(jī)表面處理劑很容易引起產(chǎn)品性能的不確定性,聚乙二醇慢慢在退出有機(jī)表面處理劑的領(lǐng)域。
主要供應(yīng)商為美國(guó)的陶氏化學(xué)。國(guó)內(nèi)也有少數(shù)廠家在使用該產(chǎn)品。
二、有機(jī)硅
硅類有機(jī)化學(xué)品處理后,賦予顏料憎水性而使其表面低極性化,改善顏料在粉末涂料、無(wú)油樹(shù)脂油墨和涂料中的分散性,也可提高其它塑料行業(yè)的應(yīng)用性能,但不推薦用于水系涂料。比較有代表性的當(dāng)屬聚甲基硅氧烷,它可以有效的改善鈦白粉在油性介質(zhì)(包括塑料、色母粒等)中的分散性,提高分散效果。
聚甲基硅氧烷也可以用于粉碎助磨劑使用,但不推薦在通用型產(chǎn)品中使用。
目前全球市場(chǎng)上的有機(jī)硅主要有道康寧、美國(guó)邁圖、日本信越、德國(guó)瓦克公司生產(chǎn),當(dāng)然,國(guó)內(nèi)也有幾家公司生產(chǎn)。
三、有機(jī)胺鹽
有機(jī)胺類的化學(xué)品都屬于陽(yáng)離子型表面活性劑。原來(lái)用的較多的是三乙醇胺、三甲胺和異丙醇胺。
1、 三乙醇胺
三乙醇胺屬于陽(yáng)離子型表面活性劑,特有的結(jié)構(gòu)使它在用于有機(jī)表面處理時(shí),能夠賦予鈦白粉顆粒較強(qiáng)的正電荷,改善在涂料中的分散性,但在油墨體系和乳膠體系中必須嚴(yán)加注意體系中各種配料的配伍,防止電中和帶來(lái)的體系的凝聚。
2、三甲胺
三甲胺與三乙醇胺相比,在N 上鏈接的碳鏈短,因此其改善非水系涂料中的分散性效果不如三乙醇胺,但也正是這一特點(diǎn)使得它在用于水性體系中時(shí),也可以提高分散性。
3、異丙醇胺
異丙醇胺系列和乙醇胺系列差不多,都是在分子中含有胺基和羥基,都具有胺和醇的化學(xué)性質(zhì),屬烷醇胺類同系物,具有烷醇胺的共性。
對(duì)于羥基而言,隨著碳原子數(shù)的增加,親水性越來(lái)越差,親油性越來(lái)越強(qiáng),異丙醇胺是異丙醇基,乙醇胺是乙醇基,異丙醇胺的親水能力不如乙醇胺,但親油能力比乙醇胺強(qiáng).因此,異丙醇胺類有機(jī)表面處理更適用于油性體系。
異丙醇胺有單異丙醇胺(MIPA)、二異丙醇胺(DIPA)和三異丙醇胺(TIPA),相比之下以二異丙醇胺的使用最多,它可以有效改善鈦白粉的分散性,縮短漆膜的干燥時(shí)間,并且由于氨基的氫沒(méi)有被完全取代,所以在水分散和油分散上都能夠表現(xiàn)出不錯(cuò)的改善。該系列在國(guó)外還曾被用做潤(rùn)濕的分散劑使用。
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