菁藍顏料的合成工藝研究

菁藍顏料的合成工藝研究

cupc）具有色澤鮮艷、著色能力強、耐高低溫、耐酸堿、耐滲等優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于涂料、油脂等著色行業(yè)。隨著環(huán)保法規(guī)的不斷強化和人們健康意識的提高,水性化低VOC或無VOC的產(chǎn)品已成為研究發(fā)展的方向本研究在苯酐-尿素法(溶劑法)合成酞菁藍顏料的基礎(chǔ)上,以酞菁藍(β型)顏料作為目的物,以氯化銨作為酸性助劑,對酞菁藍顏料粗品的合成進行改進。其中,氯化銨既可作為反應(yīng)氮源,同時也對顏料的縮合反應(yīng)起到一定的催化作用,加速酞菁的成環(huán)反應(yīng),促進顏料粒子的晶核生長速率,以減慢晶體的成長速度,從而得到顆粒細小且粒徑分布均勻的顏料產(chǎn)品?？疾炝撕铣筛倪M對酞菁藍顏料的收率、質(zhì)量的影響,并研究了顏料在水基體系中的研磨分散、粒徑分布及分散穩(wěn)定性等問題。1實驗部分1.1實驗試劑與儀器鄰苯二甲酸酐:工業(yè)級,常州搏仕德化工有限公司;脲:工業(yè)級,中國石油天然氣股份有限公司錦州石化分公司;煤油:實驗試劑,天津市大茂化學(xué)試劑廠;鉬酸銨、氯化亞銅、氯化銨:分析純,天津市大茂化學(xué)試劑廠;十二烷基硫酸鈉(SDS):分析純,天津科密歐化學(xué)試劑有限公司;涂易樂FS-204E消泡劑:實驗試劑,天津賽菲化學(xué)科技發(fā)展有限公司。JSF-550攪拌、砂磨、分散多用機:上海御盛機電設(shè)備有限公司;電子天平:上海友聲衡器有限公司;刮板細度計:天津永利達材料試驗機有限公司;TEN-SOR37型傅里葉變換紅外吸收光譜儀:德國BRUK-ER公司;D/max-2500X-射線衍射儀:日本Rigaku公司;LA-300激光散射粒度分布儀:日本崛T制作所。1.2菁藍顏料的制備按比例將苯酐、尿素、氯化亞銅及鉬酸銨混合加入到一定量的煤油中,在190~200℃下反應(yīng)3h,保溫熟化30min,降溫至120℃趁熱將煤油傾出,加入定量95%乙醇回流30min,抽濾,濾餅用適量2%HCl溶液煮沸1h,抽濾,再用適量2%NaOH溶液煮沸1h,抽濾,然后水洗,重復(fù)上述步驟至濾液呈無色,水洗至中性,濾餅在75℃下烘干4h,得酞菁藍顏料粉末。以上述實驗為基礎(chǔ),分別加入10%、20%、25%、30%、35%、40%、100%(摩爾分數(shù),以苯酐物質(zhì)的量為基準)的氯化銨與其他原料混合,參與縮合反應(yīng),進行酞菁藍顏料的合成制備。1.3解絮凝性能及性及解絮凝性能將酞菁藍顏料粉末在水基體系中進行研磨分散,測定其刮板細度及顆粒的粒徑分布,分析改進前后酞菁藍顏料在應(yīng)用中的分散性及解絮凝性能。酞菁藍顏料分散液的制備:將顏料干粉量15%SDS作為潤濕分散劑、適量消泡劑FS-204E加入到定量的水中,800r/min轉(zhuǎn)速下攪拌均勻后,加入40%體系總量的顏料干粉分散30min,再加入2倍顏料干粉質(zhì)量氧化鋯珠作為研磨介質(zhì),在1800r/min轉(zhuǎn)速下研磨分散190min后,過濾得酞菁藍顏料分散液。2結(jié)果和討論2.1顏料用量的影響圖1為氯化銨用量對酞菁藍顏料收率的影響。由圖1可見,適量的氯化銨可使酞菁藍顏料的收率提高,最高可達98%,而用量過大時,其收率反而下降,這可能是由于產(chǎn)生的大量泡沫阻礙了反應(yīng)體系的均相反應(yīng)。以傳統(tǒng)的苯酐-尿素法(溶劑法)所合成的酞菁藍顏料的粒子硬、結(jié)晶粗大,并伴有輕微的固結(jié)現(xiàn)象;而改進后所得酞菁藍顏料,色澤鮮艷,顏料顆粒細小且疏松。2.2綠色涂料的紅外光譜改進前后酞菁藍顏料的紅外光譜見圖2。由圖2可見,在727cm2.3合成色漿結(jié)構(gòu)的影響圖3為合成的酞菁藍顏料的X射線衍射圖。由圖3可見,實驗所合成的目的顏料為β型酞菁藍,氯化銨的參與基本未對酞菁藍的衍射峰產(chǎn)生影響,說明實驗制備的酞菁藍的晶型結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化,仍為β型酞菁藍2.4研磨分散分析的結(jié)果2.4.1粉在水基體系中的分散速度配制40%顏料含量水基分散液,在其研磨分散過程中取樣,用刮板細度計檢測其細度,測定顏料干粉在水基體系中的分散速度,結(jié)果見圖4。由圖4所示測試結(jié)果可以看出,采用常規(guī)的研磨方法,用較短的研磨時間就能將改性后的酞菁藍顏料色漿研磨至5μm以下,表明改進后所得酞菁藍顏料在水性體系中更易研磨分散,其分散性和解絮凝性能優(yōu)于傳統(tǒng)方法所得酞菁藍顏料,可以更好地應(yīng)用于著色制品之中。2.4.2傳統(tǒng)方法和改進方法后菁藍分散液的粒徑分布取少量待測樣品,用去離子水稀釋,確保透光率在可信區(qū)間內(nèi),在25℃下,采用LA-300型激光散射粒度分布儀測定樣品的粒徑及粒徑分布,結(jié)果見圖5。由圖5可見,傳統(tǒng)方法和改進后酞菁藍分散液和平均粒徑分別為543nm和405nm。改進后酞菁藍顏料在水基體系中更易于研磨分散,顆粒分布窄,顏料顆粒粒徑更小,并伴有小部分極細的顏料粒子。該顏料在常規(guī)的研磨實驗下,分散效果良好,沒有大顆粒存在,粒徑分布均勻,顏料色光更為鮮艷。2.5分散穩(wěn)定性分析配制1%酞菁藍顏料懸浮液,800r/min轉(zhuǎn)速下研磨分散30min,取一定量裝入試管,密封,靜置,記錄不同時間清液層的高度,貯存穩(wěn)定性即分層的程度用相對沉降率K表示:K=h/H,其中h為清液層高度,H為懸浮液總高度,結(jié)果見圖6。由圖6可見,相比于傳統(tǒng)方法酞菁藍顏料水基懸浮液,改進后酞菁藍水基懸浮液具有更好的分散穩(wěn)定性。酞菁藍水基體系的自然沉降速度遵循Stocks方程,傳統(tǒng)方法酞菁藍懸浮液的分散穩(wěn)定性較差,粒子易于發(fā)生碰撞形成粒徑較大的聚集體,降低了體系的分散穩(wěn)定性,從而使顏料顆粒在體系中的沉降速度增大,呈現(xiàn)出絮凝沉淀現(xiàn)象,在重力的作用下沉降速度較快并形成沉淀。3改進顏料配方(1)采用氯化銨作為酸性助劑,有利于酞菁的成環(huán)反應(yīng),提高酞菁藍顏料合成收率,可達98%。(2)針對酞菁藍顏料粗品的合成進行改進,以氯化銨作為