一種陽離子型水性顏料色漿的製備方法
2023-04-28 17:25:16
專利名稱：一種陽離子型水性顏料色漿的製備方法
技術領域：
本發明公開了一種陽離子型水性顏料色漿的製備方法，屬於精細化工和紡織印染技術領域。
背景技術：
顏料和染料是自然界中主要的著色物質，同染料相比，顏料具有較高的耐光牢度、耐氣候牢度和耐溶劑性能，色澤鮮豔明亮，在紡織、造紙、建築、食品、塑料、金屬噴塗等領域得到了廣泛的應用。水性顏料因其不含有有機溶劑，具有環保性，成為顏料發展的新趨勢。
然而由於顏料表面極性較低，在水中不易分散，因此製備穩定的顏料分散體系時，通常需要對顏料進行表面改性。即通過在顏料表面上沉積或包覆單分子或多分子的物質如表面活性劑、聚合物、顏料本身的衍生物等。目前，改性後的水性顏料多為陰離子型。然而部分著色材料，如紡織品、木製品、普通紙張等在水相中表面帶有負電荷，採用陰離子型顏料著色時，在電荷斥力作用下，容易導致顏色滲化、著色深度低等現象。陽離子型顏料表面帶正電荷，可以與被著色材料較好的結合，這樣不僅可以減少顏色滲化，而且還能提高顏色深度和牢度。
中國專利98125447.0「水性顏料基噴墨油墨中的花斑的改善」中，公開了一種陽離子性油墨的製備方法，其組成主要有含水連接料、顏料、含有氧化胺型陽離子聚合物分散劑和所選表面活性劑等，該油墨具有優良的列印密度均勻性，在普通紙張上明顯減少了「羽化」現象。德國科萊恩公司在中國專利02805601.9「從環氧化物和胺製備的烷氧基化產物和它們在顏料製劑中的用途」中，提出了一種以醯胺型弱陽離子化合物為主體的陽離子聚合物為分散劑，可在水相中對顏料進行分散。中國專利03158229.X公開了一種陰極電泳塗料用顏料分散樹脂及其顏料漿的製備方法，其分散樹脂是含有脲基和季銨鹽基的陽離子樹脂，由芳香族多異氰酸酯作為季銨化試劑與環氧樹脂反應而成，該法明顯改善顏料漿的貯存穩定性、槽液穩定性及其塗料的泳透力。歐洲專利US2005014868和US2005025972公開了採用苯乙烯馬來醯亞胺共聚物作為顏料分散劑，配製陽離子性顏料分散體系。美國專利USP 6080687公開了一種在浸染工藝中陽離子性顏料染纖維素織物的方法，提出陽離子水性顏料體系對織物染色性能優異，不僅減少了滲色現象，而且還提高了色牢度。關於陽離子分散劑改性顏料的其它專利通常是用於無機顏料分散於油性介質中，與本發明所指水性介質不同。此外，查閱文獻發現製備陽離子顏料分散體系的方法也主要是用陽離子型分散劑對顏料進行分散改性。
本發明首先採用含有活性基團的聚合物對顏料進行表面改性，在此基礎上再進行陽離子接枝改性，所製備的陽離子水性顏料色漿具有優良的分散穩定性，相關內容未見文獻報導。
發明內容
本發明的目的是提供一種陽離子型水性顏料色漿的製備方法。
本發明的技術方案首先將顏料、含有活性基團的聚合物以適當的比例加入到合適的溶劑中，混合均勻後，經過分散研磨處理，使聚合物包覆在顏料的表面，得到表面改性的顏料。然後採用適當的陽離子化合物在反應介質中對顏料表面聚合物進行接枝改性，得到具有良好流動性、易分散性和穩定性的陽離子型水性顏料色漿。
用於顏料表面改性的含有活性基團的聚合物是分子鏈中含有羥基、氨基、亞氨基、羧基或酸酐基團中的一種或幾種的聚合物。聚合物的數均分子量以2000-20000為宜。
用於接枝改性的陽離子化合物有環氧丙基三甲基氯化銨、環氧丙基三乙基氯化銨、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、2-羥乙基-雙三甲基氯化銨或二羥乙基三甲基氯化銨。反應介質可以用水、甲醇、乙醇、異丙醇，或其混合溶劑。
用本發明所述方法可以對無機顏料或有機顏料進行陽離子改性，無機顏料如碳黑、鈦白、鎘黃、鐵紅、鐵藍等，有機顏料如偶氮類顏料、酞菁類顏料、喹吖丁酮類顏料、二噁嗪類顏料、1，4-二酮吡咯並吡咯類顏料、稠環酮類顏料、硝基及亞硝基類顏料、氮次甲基類顏料、吡唑並喹啉酮類顏料、喹酞酮類顏料或氯代異吲哚啉酮及異吲哚啉酮類顏料等。
顏料表面改性所採用的溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇、水、環己烷、乙醚、二丙醚、苯甲醚、環己烷、甲基環己烷、四氫呋喃、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、氯苯、環己酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、四氫呋喃、三羥甲基丙烷、二氯甲烷、二甲基甲醯胺、丙酮、丁酮、吡咯烷酮、甲丁酮、二甲基亞碸、環丁碸、氯仿、四氯化碳、2-甲基吡咯烷酮中的一種或幾種混合溶劑。
顏料粉碎可以採用的設備有蝸輪式粉碎機、泵式液體粉碎機、無篩主軸式粉碎機、氣流研磨機、高壓微射流粉碎機、超聲波粉碎機、砂磨粉碎機、高速乳化分散機。
從溶劑中分離顏料所採用的方法為減壓蒸餾、過濾或離心分離等。乾燥方法採用烘乾、真空乾燥或冷凍乾燥，所用設備是噴霧乾燥設備、閃蒸乾燥設備、氣流乾燥設備、流化床乾燥設備或廂式乾燥機。
顏料改性的工藝是顏料∶含有活性基團的聚合物∶溶劑的質量比例範圍為10∶1～6∶100～300，分散研磨時間為1～5h；陽離子接枝改性的工藝參數是顏料與陽離子化和物的質量比例範圍為5∶1～1∶1，溫度為60～100℃，反應時間為3～5h。
陽離子化改性後的顏料可分散在pH值為3～7的水溶液中，採用英國馬爾文Zetasizer Nano-ZS90型納米粒徑與Zeta電位分析儀測得粒徑範圍100～300nm，Zeta電位+30mV～+40mV。採用日本日立H-7000型透射電鏡觀測了表面包覆有聚合物的陽離子顏料。
本發明的有益效果製備的陽離子水性顏料粒徑小，分散穩定性高，而且設備投資小、產品質量穩定。
圖1表面包覆聚合物的陽離子顏料微膠囊。
具體實施例方式
下面通過實施例子，進一步闡述本發明的突出優點和顯著特點，但本發明決不局限於實施例子。
實施例1在三口燒瓶中加入2克聚苯乙烯-馬來酸酐共聚物(GPC測定其數均分子量19000)和100克丙酮，用攪拌器攪拌15分鐘，待共聚物完全溶解後，加入10克偶氮類顏料C.I.顏料黃14，置於珠磨機上分散研磨2小時。採用噴霧乾燥器將分散後的懸浮液噴霧乾燥，隨著溶劑的蒸發，共聚物逐漸包覆在顏料表面，得到顏料粉體。
取上述顏料粉10克，分散於50克甲醇-水混合溶液中，加入環氧丙基三甲基氯化銨10克，於60℃下攪拌反應5小時，將甲醇蒸餾出，即得陽離子水性顏料。在95克水中加入5克陽離子水性顏料，超聲分散10分鐘，即可得到陽離子性C.I.顏料黃14顏料分散液A。
實施例2在三口燒瓶中加入50克酞菁類顏料C.I.顏料藍15∶2和250克水，在攪拌下加入30％的聚丙烯酸-甲基丙烯酸甲酯共聚物(GPC測定其數均分子量12000)的水溶液10克，將其在高速乳化劑上分散30分鐘，再加入30％的聚乙烯吡咯烷酮水溶液10克，繼續分散2小時。然後，在攪拌下慢慢加入丙酮500克，繼續攪拌30分鐘。將混合液離心分離，除去離心後的上層溶劑，將改性顏料在40℃的條件下，真空乾燥24小時，得到顏料粉體。
取製得的顏料粉10克，分散於50克異丙醇中，加入環氧丙基三乙基氯化銨2克，於80℃攪拌反應4小時，將異丙醇蒸出，即得陽離子水性顏料。在95克水中加入5克陽離子水性顏料，超聲分散10分鐘，即可得到陽離子性C.I.顏料藍15∶2顏料分散液B。
實施例3在三口燒瓶中加入927.5克四氫呋喃和22.5克聚乙烯醇(GPC測定其數均分子量8000)，在攪拌器上攪拌30分鐘，待聚合物完全溶解後，再加入50克喹吖丁酮類顏料C.I.顏料紅122，置於微射流粉碎機上分散2小時。在充分攪拌的條件下，緩慢加入500克環己烷和石油醚的混合物，使聚合物沉積在顏料表面。將混合液過濾分離，除去溶劑，將其在-15℃的條件下，冷凍乾燥24小時，可以得到顏料粉體。
取製得的顏料粉10克，分散於50克乙醇中，加入3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨5克，於80℃攪拌反應3小時，將乙醇蒸出，即得陽離子水性顏料。在95克水中加入5克陽離子水性顏料，超聲分散10分鐘，即可得到陽離子性C.I.顏料紅122顏料分散液C。
表1顏料分散液顏料的粒徑和zeta電位
權利要求
1.一種陽離子型水性顏料色漿的製備方法，其特徵是先將顏料用含有活性基團的聚合物進行表面改性，再用陽離子化合物進行接枝，使顏料顆粒表面帶正電荷，並分散在水中得到陽離子型水性顏料色漿，工藝為(1)顏料表面改性顏料∶含有活性基團的聚合物∶溶劑的質量比例範圍為10∶1～6∶100～300，分散研磨時間為1～5h；(2)陽離子接枝顏料與陽離子化合物的質量比例範圍為5∶1～1∶1，反應溫度60～100℃，反應時間3～5h。
2.根據權利要求1所述的陽離子型水性顏料色漿的製備方法，其特徵是顏料是無機顏料碳黑、鈦白、鎘黃、鐵紅或鐵藍，有機顏料偶氮類顏料、酞菁類顏料、喹吖丁酮類顏料、二噁嗪類顏料、1，4-二酮吡咯並吡咯類顏料、稠環酮類顏料、硝基及亞硝基類顏料、氮次甲基類顏料、吡唑並喹啉酮類顏料、喹酞酮類顏料、氯代異吲哚啉酮類或異吲哚啉酮類顏料。
3.根據權利要求1所述的陽離子型水性顏料色漿的製備方法，其特徵是顏料表面改性使用的含有活性基團的聚合物是分子鏈中含有羥基、氨基、亞氨基、羧基或酸酐基團中的一種或幾種的聚合物。
4.根據權利要求1所述的陽離子型水性顏料色漿的製備方法，其特徵是顏料改性後接枝使用的陽離子化合物是環氧丙基三甲基氯化銨、環氧丙基三乙基氯化銨、3-氯-2-羥丙基三甲基氯化銨、丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯醯氧乙基三甲基氯化銨、2-羥乙基-雙三甲基氯化銨或二羥乙基三甲基氯化銨。
全文摘要
一種陽離子型水性顏料色漿的製備方法，屬於精細化工和紡織印染技術領域。本發明採用含有活性基團的聚合物對顏料進行表面改性，然後再進行陽離子接枝，得到顏料顆粒表面帶正電荷的陽離子型水性顏料色漿。本發明方法適用於各種類型的陽離子型水性顏料色漿的製備，所製備的陽離子型水性顏料色漿具有分散穩定性好、質量穩定等特點，在噴墨列印、廣告、紡織品染色、木材著色等領域具有廣泛應用前景。
文檔編號D06P1/54GK1935910SQ20061009692
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月18日 優先權日2006年10月18日
發明者房寬峻, 付少海, 田安麗, 張霞, 周家達 申請人:江南大學