有機(jī)顏料的表面納米包覆改性及其在涂料中的應(yīng)用研究.pdf

1、有機(jī)顏料具有著色力強(qiáng)、色澤鮮艷、色譜齊全等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于油墨、涂料、塑料和橡膠等的著色，而且是近期聚合物著色劑研究開發(fā)的熱點(diǎn)。但多數(shù)有機(jī)顏料品種存在著水相分散性差和耐光牢度、耐候性不好等缺點(diǎn)。文獻(xiàn)中曾采用聚合物包膜、有機(jī)顏料包核、表面活性劑處理等方法來改善有機(jī)顏料的性能，但到目前為止，仍不盡理想。本論文則采用層層自組裝技術(shù)和溶膠一凝膠法對有機(jī)顏料顆粒表面進(jìn)行了二氧化硅、二氧化鈦等納米無機(jī)氧化物的包覆改性，試圖將無機(jī)納米氧化物的紫

2、外屏蔽特性、高耐候性、親水性、化學(xué)惰性等優(yōu)點(diǎn)賦予有機(jī)顏料，從而提高有機(jī)顏料在水相中的分散性、耐候性以及耐酸堿性等性能，同時又不犧牲有機(jī)顏料的高裝飾特性(因?yàn)榧{米無機(jī)氧化物具有可見光透過特性)。本論文選用有機(jī)顏料黃109和聯(lián)苯胺黃G作為有機(jī)顏料體系，研究內(nèi)容包括：納米二氧化硅膠體粒子在有機(jī)顏料顆粒表面的層層自組裝包覆、二氧化硅納米薄膜在有機(jī)顏料顆粒表面的溶膠一凝膠包覆、二氧化鈦納米薄膜在有機(jī)顏料顆粒表面的溶膠一凝膠包覆以及包覆改性后有機(jī)顏

3、料的性能研究等。 關(guān)于納米二氧化硅膠體粒子在有機(jī)顏料顆粒表面的層層自組裝包覆研究方面，首先采用聚電解質(zhì)聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDADMAC)和聚4．苯乙烯磺酸鈉(PSS)交替吸附處理有機(jī)顏料顆粒表面，使其帶上正電荷，再通過靜電作用將納米膠體二氧化硅粒子吸附到有機(jī)顏料顆粒表面上。研究結(jié)果表明：納米二氧化硅粒子通過層層自組裝方法可以成功地包覆到有機(jī)顏料顆粒的表面，而且吸附到有機(jī)顏料顆粒表面上納米二氧化硅的量隨著預(yù)吸附聚電解質(zhì)層數(shù)的

4、增加而增加，但當(dāng)吸附六層聚電解質(zhì)以后，進(jìn)一步增加聚電解質(zhì)吸附層數(shù)對增加納米二氧化硅吸附量沒有太大意義。包覆到有機(jī)顏料黃109顆粒表面二氧化硅層的厚度可以通過吸附多層納米二氧化硅來控制。表面元素分析結(jié)果表明，有機(jī)顏料顆粒表面的納米二氧化硅粒子包覆率隨著納米二氧化硅包覆層厚度增加而增大。接觸角的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，包覆了納米二氧化硅的有機(jī)顏料的潤濕性發(fā)生了明顯的改善，可以完全被水浸潤，能夠很方便地應(yīng)用于水性體系中。紫外．可見光譜分析結(jié)果證明了包覆

5、納米二氧化硅的有機(jī)顏料紫外屏蔽性能大大加強(qiáng)。 在二氧化硅納米薄膜在有機(jī)顏料表面的溶膠．凝膠包覆方法方面，首先也是利用上述的兩種聚電解質(zhì)對有機(jī)顏料顆粒表面進(jìn)行改性，使其表面帶上一定量的正電荷，之后將帶一定正電荷的有機(jī)顏料顆粒轉(zhuǎn)移到乙醇溶液中，然后將前驅(qū)體正硅酸乙酯(TEOS)和氨水加入到該體系中進(jìn)行反應(yīng)。透射電鏡照片結(jié)果表明，在表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(PVP)輔助作用下，通過控制氨水和水的用量可以控制包覆到有機(jī)顏料顆粒表面二氧化

6、硅的形態(tài)，使水解和縮合的TEOS能夠在有機(jī)顏料黃109顆粒表面形成一層致密的二氧化硅納米級厚度的膜，二氧化硅層的厚度可以通過控制TEOS的用量來調(diào)控。XPS分析結(jié)果表明，隨著二氧化硅層厚度的增加，硅含量同樣增加，氯元素含量降低，表明二氧化硅包覆層愈來愈致密。紫外．可見漫反射光譜數(shù)據(jù)表明，用這種方法包覆的二氧化硅同樣可以屏蔽紫外線，熱分析結(jié)果表明包覆了二氧化硅的有機(jī)顏料的熱穩(wěn)定性有所提高。 在二氧化鈦納米薄膜在有機(jī)顏料表面的溶膠．

7、凝膠包覆方法方面，以鈦酸正丁酯(TBOT)為前驅(qū)體，采用類似于溶膠．凝膠法二氧化硅包覆有機(jī)顏料工藝，成功實(shí)現(xiàn)了二氧化鈦在有機(jī)顏料顆粒表面的包覆。研究結(jié)果表明，可通過調(diào)節(jié)TBOT的滴加速度、水和氨水的加入量等工藝參數(shù)得到致密的二氧化鈦包覆層，二氧化鈦包覆層的厚度可通過TBOT的加入量來控制。XPS測試結(jié)果表明，隨著二氧化鈦層厚度的增加，改性后顏料顆粒表面鈦元素的含量也是逐漸增加的。紫外一可見漫反射光譜分析結(jié)果表明，包覆二氧化鈦后的有機(jī)顏料

8、的紫外屏蔽性能大大加強(qiáng)，與納米二氧化硅粒子包覆有機(jī)顏料的紫外屏蔽性能相類似，優(yōu)于二氧化硅溶膠．凝膠法包覆的有機(jī)顏料。有機(jī)顏料包覆二氧化鈦后，耐熱性也有一定程度的提高。 在改性后有機(jī)顏料的性能方面研究結(jié)果表明：納米無機(jī)物改性后的聯(lián)苯胺黃G潤濕性能都有所改善，但用層層自組裝方法制備的二氧化硅包覆聯(lián)苯胺黃G的潤濕性能明顯優(yōu)于溶膠-凝膠法制備的二氧化硅、二氧化鈦包覆的聯(lián)苯胺黃G；不管用什么方法進(jìn)行無機(jī)物包覆，改性后的顏料耐酸堿性都增強(qiáng)；