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浅谈颜料的粒度检测

浏览次数: 日期:2015年12月9日 08:49
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一、颜料及有机颜料

      颜料是一种有色的细颗粒粉状物质,一般不溶于水,能分散于各种、油、溶剂和树脂等介质中。它具有遮盖力、着色力,对光相对稳定,常用于配制涂料、油墨、以及着色塑料和橡胶,因此又可称是着色剂。

    颜料就是能使物体染上颜色的物质。颜料有可溶性的和不可溶性的,有无机的和有机的区别。无机颜料一般是矿物性物质,人类很早就知道使用无机颜料,利用有色的土和矿石,在岩壁上作画和涂抹身体。有机颜料一般取自植物和海洋动物,如茜蓝、藤黄和古罗马从贝类中提炼的紫色。

     主要应用于涂料、油墨、印染、塑料制品、造纸、橡胶制品和陶瓷等行业,随着下游行业的快速发展,对颜料的需求不断扩大,中国颜料行业的发展前景十分广阔。

     有机颜料是指具有颜色和其他一系列颜料特性的、由有机化合物制成的一类颜料。颜料特性包括耐晒、耐水浸、耐酸、耐碱、耐有机溶剂、耐热、晶型稳定、分散性和遮盖力等。有机颜料与染料的差异在于它与被着色物体没有亲和力,只有通过胶粘剂成膜物质将有机颜料附着在物体表面,或混在物体内部,使物体着色。其生产所需的中间体、生产设备以及合成过程均与染料的生产大同小异,因此往往将有机颜料在染料工业中组织生产。有机颜料与一般无机颜料相比,通常具有较高的着色力,颗粒容易研磨和分散、不易沉淀,色彩也较鲜艳,但耐晒、耐热、耐候性能较差。有机颜料普遍用于油墨、涂料、橡胶制品、塑料制品、文教用品和建筑材料等物料的着色。

 

二、颜料行业的发展

   中国有机颜料行业经过多年快速发展,目前遇到了产能过剩、产品档次不高、环保压力大等多重瓶颈,行业粗放、低端的发展方式已不能适应国内外市场的发展。高端有机颜料产品市场仍广阔。当前建筑涂料、汽车涂料、卷材涂料的发展,对高性能有机颜料的需求愈发强烈。如汽车涂料用高性能有机颜料γ型紫19DPP大红的量产,目前正逐步在国内汽车修补漆市场中得到应用。据介绍,有机颜料跨国公司非常重视应用技术研究和应用服务,通过产品研发和应用研发同步,为下游应用客户提供差异化、个性化的技术支持。科莱恩颜料在电子行业、食品行业、农药化肥行业、喷绘行业和环保节能等行业不断拓展新的应用

    2011年我国染料和有机颜料进出口总量均呈现下降趋势。其中,染料出口24.3万吨,比上年下降10.7%;出口创汇11.8亿美元,比上年增长0.4%。有机颜料出口15万吨,比上年下降2.7%;出口创汇11.8亿美元,比上年增长15.8%。我国染颜料进口需求减少。2011年国内染颜料企业积极进行技术改造、调整产品结构,高端品种不断增多。随着中国染料工业在国际染料市场中地位的提升,染料进口保持了逐年下降的趋势。2011年染颜料进口下降幅度较大。其中染料进口4.2万吨,同期相比降低16.5%6月份下降了26.2%;进口额3.9亿美元,比上年降低10.4%。有机颜料进口量为1.9万吨,比2010年减少17.3%;进口额为2.4亿美元,比2010年增长2.1%

 

三、颜料检测粒度的意义

     有机颜料是不溶于水、难溶于各种应用介质中的着色剂,其应用状态可以是干粉,也可以是湿滤饼或色母粒等颜料制备剂的形式。其中大多是以干粉状态进行着色的。其结晶状态、颗粒度及颗粒表面性质不同在应用中会出现很大差异,主要表现在色相、分散性、着色力、透明度、流动性等的差异。

近年来随着新应用技术的发展,对有机颜料的粒径提出越来越高的要求。尤其是数字打印技术的问世,喷墨技术的迅速发展,已由纸张喷墨印刷发展到织物的喷墨印花。在CIJ印花机上,喷嘴直径只有50m,最大印墨粒径要不大于1m。要满足设备要求,则有机颜料的粒径要求要低于0.3m,而通常有机颜料的最佳粒径在0.03m2.0m之间 。在 保证各项性能的同时,控制颜料的粒径达到应用要求。

   颜料的粒度大小还对其色强度和亮度等有着重要的影响。有机颜料的颜色和性能主要决定于它的化学结构,其次还决定于其他晶格型式。 通过电子显微镜观察可知,颜料粉末的颗粒形态是由初级颗粒、凝聚体和聚合体组成。初级颗粒是以单一晶体或微晶体的组合晶体存在,是合成时最初生成的颗粒,初级颗粒可以互相组成不可渗透的、有规则的面面。当亚微米范围内的颜料颗粒分散在特定介质时,其着色强度随着粒度降低而增高。这一结论已为理论和实践所证实。颗粒大小与着色强度可用mie理论进行计算,它是建立在光学参数,折射率(n)和吸收系数(K)的测定上,不同颜料具有不同的nk值,按Mie理论所得颜料直径与着色的关系。颜料着色强度对颗粒大小极大依赖关系的本质是颗粒大小直接影响了颜料的光学性质,粒子大小不同,对光的吸收和反射不同,故着色强度随着颗粒粒径的增加而减少。

当然,颜料粒径大小除影响着色强度外,对其他性能(如吸、这概率、透明度等)也有极大的影响;而颜料的着色强度除决定于粒径粒径大小外,尚决定于晶型、晶体外形等。应注意其间错综复杂的关系。

     有机颜料的粒径大小是影响其透明性的重要因素,欲使应用介质呈现非透明性,除了要求分散介质与颜料粒子之间的折射指数有明显差之外,还与颜料粒子对光线的散射作用有关。当颜料粒径大小为光线波长的一半,即颜料颗粒直径为0.20.5μm(即200500mm)时,对光的散射能力最强,可导致遮盖力高的非透明性;而当颜料分散体的平均粒径小于此数值时,如粒径为0.0150.025μm则呈透明性,颜料的着色力也高。

      耐气候牢度是颜料耐久性的只要性能之一,也是高档有机颜料具备的基本应用性能。颜料在光照之下褪色过程中属于气固非均相反应,其反应速度主要与化学结构有关,但也与颜料粒子大小,即与其比表面积有关,通常微细粒子比表面积大,其耐候性较差。此外,作为涂料及塑料着色的颜料尚应具有优异的耐溶剂性及耐迁移性能,该性能与颜料分子结构,取代基类型及粒子表面极性有关,同时颜料粒径大小也将影响其耐溶剂性能。

      颜料的颗粒状态粒径大小不仅影响到着色强度、透明度、色光、耐气候牢度、耐溶剂性能,而且也对着色涂层膜的光泽度有一定的影响,当然也与应用介质的成膜光泽度有重要的关系。当颜料粒子呈球状,且粒径在0.011μm范围,将可形成更为光滑的表面涂膜,并且和颜料粒子的形状有关,尤其是针状或棒状的粒子的长/宽比值大小起着重要的作用

 

四、激光粒度仪在颜料行业中应用

    彩客化学原名华戈化学,经营历史可追溯至1997年,公司总部位于北京,现拥有1500名员工,是全球行业内知名的颜料、染料中间体生产商。公司目前拥有东光及即将在2015年年底前投产的东营两大现代化可持续性生产基地,其中东光生产基地是全球最大的DSD酸、DMSS生产基地,彩客化学在深耕行业多年后于2015年成功垂直整合上游产业链,自行生产PNT,并进入ONT\OTNMP等市场。彩客化学由于生产需求与济南微纳合作,使用winner2005A对颜料进行粒度控制。通过对产品的测试分析,为品质检验及优化提供技术依据,并达到了非常好的效果。

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