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        淺談顏料的粒度檢測

        淺談顏料的粒度檢測
        濟(jì)南微納  2015-11-25  |  閱讀:6253

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        一、顏料及有機(jī)顏料

              顏料是一種有色的細(xì)顆粒粉狀物質(zhì),一般不溶于水,能分散于各種、油、溶劑和樹脂等介質(zhì)中。它具有遮蓋力、著色力,對光相對穩(wěn)定,常用于配制涂料、油墨、以及著色塑料和橡膠,因此又可稱是著色劑。

            顏料就是能使物體染上顏色的物質(zhì)。顏料有可溶性的和不可溶性的,有無機(jī)的和有機(jī)的區(qū)別。無機(jī)顏料一般是礦物性物質(zhì),人類很早就知道使用無機(jī)顏料,利用有色的土和礦石,在巖壁上作畫和涂抹身體。有機(jī)顏料一般取自植物和海洋動物,如茜藍(lán)、藤黃和古羅馬從貝類中提煉的紫色。

             主要應(yīng)用于涂料、油墨、印染、塑料制品、造紙、橡膠制品和陶瓷等行業(yè),隨著下游行業(yè)的快速發(fā)展,對顏料的需求不斷擴(kuò)大,中國顏料行業(yè)的發(fā)展前景十分廣闊。

             有機(jī)顏料是指具有顏色和其他一系列顏料特性的、由有機(jī)化合物制成的一類顏料。顏料特性包括耐曬、耐水浸、耐酸、耐堿、耐有機(jī)溶劑、耐熱、晶型穩(wěn)定、分散性和遮蓋力等。有機(jī)顏料與染料的差異在于它與被著色物體沒有親和力,只有通過膠粘劑成膜物質(zhì)將有機(jī)顏料附著在物體表面,或混在物體內(nèi)部,使物體著色。其生產(chǎn)所需的中間體、生產(chǎn)設(shè)備以及合成過程均與染料的生產(chǎn)大同小異,因此往往將有機(jī)顏料在染料工業(yè)中組織生產(chǎn)。有機(jī)顏料與一般無機(jī)顏料相比,通常具有較高的著色力,顆粒容易研磨和分散、不易沉淀,色彩也較鮮艷,但耐曬、耐熱、耐候性能較差。有機(jī)顏料普遍用于油墨、涂料、橡膠制品、塑料制品、文教用品和建筑材料等物料的著色。

         

        二、顏料行業(yè)的發(fā)展

           中國有機(jī)顏料行業(yè)經(jīng)過多年快速發(fā)展,目前遇到了產(chǎn)能過剩、產(chǎn)品檔次不高、環(huán)保壓力大等多重瓶頸,行業(yè)粗放、低端的發(fā)展方式已不能適應(yīng)國內(nèi)外市場的發(fā)展。高端有機(jī)顏料產(chǎn)品市場仍廣闊。當(dāng)前建筑涂料、汽車涂料、卷材涂料的發(fā)展,對高性能有機(jī)顏料的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。如汽車涂料用高性能有機(jī)顏料γ型紫19DPP大紅的量產(chǎn),目前正逐步在國內(nèi)汽車修補(bǔ)漆市場中得到應(yīng)用。據(jù)介紹,有機(jī)顏料跨國公司非常重視應(yīng)用技術(shù)研究和應(yīng)用服務(wù),通過產(chǎn)品研發(fā)和應(yīng)用研發(fā)同步,為下游應(yīng)用客戶提供差異化、個性化的技術(shù)支持??迫R恩顏料在電子行業(yè)、食品行業(yè)、農(nóng)藥化肥行業(yè)、噴繪行業(yè)和環(huán)保節(jié)能等行業(yè)不斷拓展新的應(yīng)用

            2011年我國染料和有機(jī)顏料進(jìn)出口總量均呈現(xiàn)下降趨勢。其中,染料出口24.3萬噸,比上年下降10.7%;出口創(chuàng)匯11.8億美元,比上年增長0.4%。有機(jī)顏料出口15萬噸,比上年下降2.7%;出口創(chuàng)匯11.8億美元,比上年增長15.8%。我國染顏料進(jìn)口需求減少。2011年國內(nèi)染顏料企業(yè)積極進(jìn)行技術(shù)改造、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),高端品種不斷增多。隨著中國染料工業(yè)在國際染料市場中地位的提升,染料進(jìn)口保持了逐年下降的趨勢。2011年染顏料進(jìn)口下降幅度較大。其中染料進(jìn)口4.2萬噸,同期相比降低16.5%,6月份下降了26.2%;進(jìn)口額3.9億美元,比上年降低10.4%。有機(jī)顏料進(jìn)口量為1.9萬噸,比2010年減少17.3%;進(jìn)口額為2.4億美元,比2010年增長2.1%。

         

        三、顏料檢測粒度的意義

             有機(jī)顏料是不溶于水、難溶于各種應(yīng)用介質(zhì)中的著色劑,其應(yīng)用狀態(tài)可以是干粉,也可以是濕濾餅或色母粒等顏料制備劑的形式。其中大多是以干粉狀態(tài)進(jìn)行著色的。其結(jié)晶狀態(tài)、顆粒度及顆粒表面性質(zhì)不同在應(yīng)用中會出現(xiàn)很大差異,主要表現(xiàn)在色相、分散性、著色力、透明度、流動性等的差異。

        近年來隨著新應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,對有機(jī)顏料的粒徑提出越來越高的要求。尤其是數(shù)字打印技術(shù)的問世,噴墨技術(shù)的迅速發(fā)展,已由紙張噴墨印刷發(fā)展到織物的噴墨印花。在CIJ印花機(jī)上,噴嘴直徑只有50m,最大印墨粒徑要不大于1m。要滿足設(shè)備要求,則有機(jī)顏料的粒徑要求要低于0.3m,而通常有機(jī)顏料的最佳粒徑在0.03m2.0m之間 。在 保證各項性能的同時,控制顏料的粒徑達(dá)到應(yīng)用要求。

           顏料的粒度大小還對其色強(qiáng)度和亮度等有著重要的影響。有機(jī)顏料的顏色和性能主要決定于它的化學(xué)結(jié)構(gòu),其次還決定于其他晶格型式。 通過電子顯微鏡觀察可知,顏料粉末的顆粒形態(tài)是由初級顆粒、凝聚體和聚合體組成。初級顆粒是以單一晶體或微晶體的組合晶體存在,是合成時最初生成的顆粒,初級顆??梢曰ハ嘟M成不可滲透的、有規(guī)則的面面。當(dāng)亞微米范圍內(nèi)的顏料顆粒分散在特定介質(zhì)時,其著色強(qiáng)度隨著粒度降低而增高。這一結(jié)論已為理論和實踐所證實。顆粒大小與著色強(qiáng)度可用mie理論進(jìn)行計算,它是建立在光學(xué)參數(shù),折射率(n)和吸收系數(shù)(K)的測定上,不同顏料具有不同的nk值,按Mie理論所得顏料直徑與著色的關(guān)系。顏料著色強(qiáng)度對顆粒大小極大依賴關(guān)系的本質(zhì)是顆粒大小直接影響了顏料的光學(xué)性質(zhì),粒子大小不同,對光的吸收和反射不同,故著色強(qiáng)度隨著顆粒粒徑的增加而減少。

        當(dāng)然,顏料粒徑大小除影響著色強(qiáng)度外,對其他性能(如吸、這概率、透明度等)也有極大的影響;而顏料的著色強(qiáng)度除決定于粒徑粒徑大小外,尚決定于晶型、晶體外形等。應(yīng)注意其間錯綜復(fù)雜的關(guān)系。

             有機(jī)顏料的粒徑大小是影響其透明性的重要因素,欲使應(yīng)用介質(zhì)呈現(xiàn)非透明性,除了要求分散介質(zhì)與顏料粒子之間的折射指數(shù)有明顯差之外,還與顏料粒子對光線的散射作用有關(guān)。當(dāng)顏料粒徑大小為光線波長的一半,即顏料顆粒直徑為0.20.5μm(即200500mm)時,對光的散射能力最強(qiáng),可導(dǎo)致遮蓋力高的非透明性;而當(dāng)顏料分散體的平均粒徑小于此數(shù)值時,如粒徑為0.0150.025μm則呈透明性,顏料的著色力也高。

              耐氣候牢度是顏料耐久性的只要性能之一,也是高檔有機(jī)顏料具備的基本應(yīng)用性能。顏料在光照之下褪色過程中屬于氣固非均相反應(yīng),其反應(yīng)速度主要與化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān),但也與顏料粒子大小,即與其比表面積有關(guān),通常微細(xì)粒子比表面積大,其耐候性較差。此外,作為涂料及塑料著色的顏料尚應(yīng)具有優(yōu)異的耐溶劑性及耐遷移性能,該性能與顏料分子結(jié)構(gòu),取代基類型及粒子表面極性有關(guān),同時顏料粒徑大小也將影響其耐溶劑性能。

              顏料的顆粒狀態(tài)粒徑大小不僅影響到著色強(qiáng)度、透明度、色光、耐氣候牢度、耐溶劑性能,而且也對著色涂層膜的光澤度有一定的影響,當(dāng)然也與應(yīng)用介質(zhì)的成膜光澤度有重要的關(guān)系。當(dāng)顏料粒子呈球狀,且粒徑在0.011μm范圍,將可形成更為光滑的表面涂膜,并且和顏料粒子的形狀有關(guān),尤其是針狀或棒狀的粒子的長/寬比值大小起著重要的作用 

         

        四、激光粒度儀在顏料行業(yè)中應(yīng)用

            彩客化學(xué)原名華戈化學(xué),經(jīng)營歷史可追溯至1997年,公司總部位于北京,現(xiàn)擁有1500名員工,是全球行業(yè)內(nèi)知名的顏料、染料中間體生產(chǎn)商。公司目前擁有東光及即將在2015年年底前投產(chǎn)的東營兩大現(xiàn)代化可持續(xù)性生產(chǎn)基地,其中東光生產(chǎn)基地是全球最大的DSD酸、DMSS生產(chǎn)基地,彩客化學(xué)在深耕行業(yè)多年后于2015年成功垂直整合上游產(chǎn)業(yè)鏈,自行生產(chǎn)PNT,并進(jìn)入ONTOT、NMP等市場。彩客化學(xué)由于生產(chǎn)需求與濟(jì)南微納合作,使用winner2005A對顏料進(jìn)行粒度控制。通過對產(chǎn)品的測試分析,為品質(zhì)檢驗及優(yōu)化提供技術(shù)依據(jù),并達(dá)到了非常好的效果。


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