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                辛基吡咯烷酮在水性颜料色浆中的应用

                2021-06-09 15:46:15涂料技术助剂杂谈


                 皮革颜料膏一直以硫酸化蓖麻油作润湿增塑剂,干酪素为分散稳定剂进行生产。干酪素由氨基酸两性结构单元组成,具有良好的颜料分散稳定性,但其成膜硬、塑性感强[1 ] 。为了改善皮革手感柔软度,近年来采用聚丙烯酸盐或与马来酸酐共聚物作分散剂,生产无酪素颜料膏,但仍存在贮存稳定性差,有颜料沉淀现象。有资料显示[2 ] ,国外在环己酮存在下研磨分散颜料生产颜料膏。因环己酮气味重且不溶于水,在溶剂型油墨中使用比较适宜。以辛基吡咯烷酮为分散剂,聚乙烯吡咯烷酮作颜料胶体保护剂,在皮革颜料色浆中应用尚无文献报道[3 - 6 ] 。辛基吡咯烷酮对颜料具有很好的→分散性能[7 ] ,只因国内一直没有工业化生产,阻碍了其在各工业领域中的应用。江苏飞翔化工股份有限公司实现了其工业化生产,现主要在无磷洗涤剂中应用,能明显提高洗涤剂的润湿去污性能。聚乙烯吡咯烷酮具有良好的增稠性、保护胶体稳定性和展色性能,在水基油墨与颜料型墨水中得到了很好的应用[8 ] 。本文对其用于制备非离子型皮革色浆及其应用性能进行了研究。

                1  试验
                111  仪器与试剂
                砂磨机,0 - 50μm 括板细度仪,离心机。
                碳黑C311 ,上海焦化厂; 聚乙烯吡咯烷酮,浙江化工研究院;辛基吡咯烷酮,分散剂PR ,青岛化工研究院;分散剂HX- 5310 ,广州华厦助剂有限公司;杀菌剂HX - 6050 ,广州华厦助剂有限公司;有机硅消泡剂470 ,江苏海安石油化工厂;硫酸化蓖麻油,杭州油脂公司综合利用厂;羟乙基纤维素,上海威呈化工有限公司;聚丙烯↓酰胺,上海创新化工厂;氨水(AR) 。
                112  颜料色浆的细度检测
                按文献[ 9 ]提供的方法检测。
                113  色浆离心稳定性
                称取5g 已研磨分散好的颜料色浆,加蒸馏水45g 稀释至10 倍,3 000r/min 离心分离30min ,并振荡摇匀,把离心液倒在过滤纸上过滤,观察滤纸上有无颜料颗粒及数量。
                114  颜料色浆的制备工艺
                以黑色浆制备工艺为例,配方见表1 。称取40g 蒸馏水,2g 辛基吡咯烷酮,搅匀,加入20g C311 ,使碳黑完全润湿, 加0.2g 杀菌剂HX - 6050 ,0.5g 消泡剂470 ,36.6g 蒸馏水,0.2g氨水,预分散30min ,在砂磨机中研磨4h ,加入0.5g 聚乙烯吡咯烷酮,调配搅拌30min ,即为色浆成品。


                115  颜料色浆的一般性能

                颜料色浆的一般性能见表2 。


                116  颜料色浆在绵羊服装革上应用

                色浆应用配方见表3 。


                工艺:将配制的涂饰液在绵羊服装革上喷3 遍,晾干。

                2  结果与讨论
                211  辛基吡咯烷酮的分︻散性能
                分散剂PR 是萘磺酸甲醛缩合物钠盐,普遍用于电缆线黑色浆中碳黑的分散。分散剂HX - 5310 是高分子聚羧酸共聚物胺盐,在涂料色浆中广泛用于碳黑、酞青蓝等颜料的分散。辛基吡咯烷酮的分散性能见表4 。由表4 可知,辛基吡咯烷酮对碳黑有良好的分散性。这是因为颜料粒子吸附辛基吡咯烷酮,亲水基朝外形成单分子吸附层后,亲水基与辛基吡咯烷酮的亲水基相吸附形成双吸附层,吸附层酮基的极性相互排斥,使颜料分散稳定。烷基吡咯烷酮碳原子数超过16 ,则不溶于水,不宜在水性色浆中使用,烷基链碳数小于4 , 则亲油性不强,而碳黑及有机颜料是亲油性颜料,其吸附性不强,分散效果不好。因此,宜用C8 和C12的烷基√吡咯烷酮作分散剂。对颜料质量比的用量最好用10 %~30 %。用量少于1 % , 对颜料吸附的辛基吡咯烷酮只能形成单分子吸附层,其极性排斥不充∮分,不能获得稳定分散体。用量大于50 % ,因辛基吡咯烷酮HLB 值为6 ,使颜料粒子拒水而难以在水中分散。聚乙烯吡咯烷酮能将已分散的ξ颜料包覆在内,使被分散的颜料粒子的空间位阻进一步加大,颜料粒子更不易二次聚集,起到保护颜料胶体稳定性的作用。但聚乙烯吡咯烷酮的成膜性硬而脆,应选用聚合度低的型号,且用量在0. 1 %~3 %为佳,否则对皮革手感有影响。聚丙烯酰胺也具有很好的增稠、保护胶体的稳定性,但其在酸或碱性条件下易发生水解[10 ] 。羟乙基纤维素能与水形成氢键,吸水缔合增稠幅度大,但贮存时部分缔合水会重新析出,色浆表面易形成水液,且耐腐败性㊣不好。


                212  在绵羊革上的应用

                在绵羊革上的应用结果见表5 。涂饰浆仅用水、色浆、聚氨酯成膜树脂配成,是为了更准确考察颜料色浆的性能,通过完善的涂饰配方,可对色浆某项性能加以发挥或改善。皮革粒面的平细度、柔软度同色浆中增塑剂的含量有关。增塑剂起到对皮革纤维的润滑作用, 使皮革手感柔软、粒面平细。增塑剂的折光指数大,对光♂泽和颜色的鲜艳度有较大的影响。有必要进一步说明的是,含酪素的黑色颜料膏外观油光黑亮,这是因为碳黑与适量的酪素经预☆分散和研磨后,碳黑粒子具有干酪素的氨基与羧基,此时颜料粒子可视为亲水性颜料,这时再加入硫酸化蓖麻油,其亲水基优先被吸附,则蓖麻油的磺酸基与颜料表面干酪素的氨基形成氢键,其亲油基朝外,自然使颜料膏看起来油光黑亮了。但在皮革涂饰液干燥时,硫酸化蓖麻油迁移到碳黑内表面或革纤维中,其光泽反而又下降。色浆含有酸性粒子元染料,会显得更黑,但对遮盖率和湿擦牢度会明显降低。

                3  结 论
                辛基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮对颜料具有很好的分散性和分散稳定性,用于制备水性颜料色浆具有很好的光泽度和颜色的鲜艳度,且为非离子型★,可同阳离子、阴离子成膜树脂一道使用,特别适用于轻涂饰☉苯胺革的着色,具有科莱恩Neosan CF 颜料性能。