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漿料“熱儲存”究竟影響了什么?

發表時間:2024-05-29 09:01

一、貯存方法


涂料、油墨等漿料在測試成品的儲存穩定性時,通過一定溫度下靜置一段時間來判斷其儲存穩定性/熱穩定性,這一方法常用來縮短實際需要測試的周期,如水性涂料熱儲50度1天相當于常溫7天,一般溫度提高10度,貯存日期則減一半。一般認為鼓風干燥箱50℃下儲存30天,大概相當于常溫下儲存半年到一年的時間,具體變化和漿料本身息息相關。目前推薦貯存穩定性的測定方法基本上分為兩類:

1. 自然條件貯存

通常指在倉庫條件下的存放,因各地倉庫的設施和條件不同,無法作統一規定,標準條件則按ISO規定為23℃±2℃,按產品規定的貯存期限,貯存6~12個月后,再檢查各項性能。

2.人工加速貯存

一般采用升溫貯存,冷熱交變和離心分離法等。一般情況下升溫貯存溫度最高以50℃為宜,溫度繼續提高與正常貯存所得的結果差距較大,且會引起某些副作用。冷熱交變可采用冰箱和烘箱交替進行,也可在既能升溫又能降溫的高低溫箱內連續進行。離心分離法是指以一定的轉速,經一定的時間后測定產品沉降的數量,此法的優點是測試速度較快,但有時其結塊的軟硬程度不定。

打開封蓋后對液體涂料要檢査的項目有:結皮情況分層現象顏料上浮沉淀結塊等。樣品經攪拌后有沉淀的應易攪起、顏色應上下一致、產品呈均勻狀態者為合格。


二、難穩定的57:1顏料


圖片2.png


立索爾紅57:1顏料(也叫艷紅6B或寶紅BK)在油墨中具有很高的著色力和良好的耐光牢度4~5級(1/1SD),藍光紅色,溶于熱水中為黃光紅色,棒狀,半透明型,耐溫250℃,可用于塑料、涂料、油墨、美術顏料等行業,但其在液相中的穩定性差的情況一直被詬病,有時會可選用C.I.顏料紅184(混合偶合的產品)替代。

解決穩定性之前我們需要知道57:1顏料的大致的制備工藝:

①將4B-酸與水混合加熱至沸除去對甲苯胺;

②加入石灰過濾,冷卻;

③濾液與亞硝酸鈉混合,加至鹽酸和冰的混合物中重氮化;

④將2,3-酸溶于碳酸水溶液中,與10℃慢慢加入上述重氮液,攪拌反應,過濾;

⑤濾餅溶于水中,加入松香液,攪拌下再加入氯化鈣溶液,80℃攪拌反應;

⑥過濾,干燥的顏料紅57:1。

立索爾紅57:1水溶液遇鹽酸生產棕紅色沉淀,此類色淀類顏料遇氫氧化鈉呈棕色,合成時加入吐氏酸可改變粒徑和色光,那為什么就那么難穩定?


三、57:1色淀顏料漿穩定技術難點


圖片3.png


①從合成工藝上看57:1色淀顏料中難以去除鈣等金屬離子,在水性醇介質中由于金屬離解,發生金屬離子的置換作用,導致堿性印墨存放時變稠、結皮或膠化;

②立索爾紅57:1顏料不溶于乙醇,在乙醇中親和度差,與溶劑分子之間不能形成分子間氫鍵,熱儲存環境下加劇這種情況;

③棒狀結構中沒有合適的、多的錨定基,大部分情況只能通過極性鏈段吸附在顏料表面,用離子型表活雖然分散性優,但在水性醇介質中不耐溶劑沖擊,加上金屬離解,導致穩定性更難控制;

④為制備高艷高透的水性凹版墨,其成品墨中57:1顏料的粒徑往往小于8μm,小的粒徑對其在液相中的穩定性提出了更高挑戰。

影響因素還包括溶質分子的大小,水墨或色漿濃度等因素。


四、水性凹版紅墨的熱穩定性探究


立索爾紅57:1制備的水性凹版高速薄膜墨,在鼓風干燥箱中50℃儲存7天,其熱穩定性這關乎兩相多組分流體系統的銳界面連續介質熱力學,是研究液-固間分散劑是否能穩定體系的關鍵,核心化學通過進一步研究界面物質轉移速率的閉合關系,測試顏料紅57:1的不同粒徑情況下,控制粒子熱泳的所需的范德華力,得到了一個傳質模型流體界面受到吸附的表面活性劑的影響模型。

對流傳質中,固-液界面存在三層邊界層:

①層流低層:分子擴散(高濃度向低濃度擴散)

②過渡層:分子擴散和對流擴散

③紊流層:對流擴散(重力、電場等影響)

復色墨中明顯可見表活吸附差異帶來的顏料自聚情況不同.jpeg


復色墨中明顯可見表活吸附差異帶來的顏料自聚情況不同


非復色漿料也存在以上關系,這和顏料純度、粒子分布情況、連續相梯度等有關,表面活性劑的吸附強烈影響粒子在液體中的移動速率,從而影響漿料的穩定性,其中關系包括:

①熱儲存加劇表面張力差異導致的顏料粒子高速運動,粒子高速碰撞過程中,絮凝風險上升;

②分散劑的溶劑化鏈段要滿足多水和多醇兩種環境,并且在水墨揮發干燥過程中,能穩定固含的快速升高帶來的粒子運動;

③漿料表面及其內部分子擴散的均一性,研磨粒徑分布均一性,低跨度,是減少超細微粒反粗、堵板、糊版的重要因素。


五、實際的研究成果

57:1水性凹版高速薄膜墨BOPP膜的展色效果

57:1水性凹版高速薄膜墨BOPP膜的展色效果1.jpeg

①為Disuper S32制備的高亮高透低氣味環保水墨


57:1水性凹版高速薄膜墨-50℃儲存7天熱儲存穩定性

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①Disuper S32-流動正常


圖片10.png

②完全膠化,無流動性


圖片11.png

③完全膠化,無流動性


57:1無樹脂色漿(無醇)-50℃儲存7天熱儲存穩定性

圖片12.png

①Disuper S32-流動正常


圖片13.png

②結皮結塊


圖片14.png

③結塊


漿料熱儲S32數據.png


六、總結


我們測試了國內多家57:1顏料在色漿、墨水中的熱儲穩定性,實驗證明Disuper S32超分散劑對57:1含醇水墨的熱儲存穩定性有明顯幫助。實驗中可見含醇墨水的儲存后明顯快速膠化,這大概率是顏料中金屬離子的置換作用導致的,尤其是小于1微米的顏料粒子,屬膠束粒子。

顏料的表面吸附分散劑后,通過電荷斥力和熵斥力的共同作用而達到在水性體系中的分散穩定。離子型分散劑在57:1顏料體系中使用時,帶金屬離子的物質都可能會壓縮粒子表面的雙電層,降低粒子間的電斥力,值得注意的是,當粒子和分散劑存在鹽鍵結合時,電解質還會通過在粒子表面與分散劑鹽基的競爭吸附,影響分散劑與顏料粒子之間的錨定強度。因此電荷斥力能夠起作用的體系要求該體系有較低的電介質濃度,這樣才能確保粒子間的距離和雙電層的厚度,一般建議在10納米以上。   

特別是某些雜質離子(如鈣、鎂、磷等)會嚴重影響體系中的雙電層厚度,繼而嚴重影響體系的穩定性,競爭吸附對Disuper S32受控自由基超分散劑這類的位阻穩定的影響較小,加上特殊的超支化結構,使得57:1顏料更加穩定

當然,為避免這些雜質離子出現在體系中,除了對顏料的金屬離子含量有所要求,更重要的是要去除水中的各種離子,必須使用去離子水。






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