新型颜料用分散剂的合成及应用.pdf

东华大学硕士学位论文新型颜料用分散剂的合成及应用姓名：刘斐申请学位级别：硕士专业：纺织化学与染整工程指导教师：董志军;潘大伟20071201新型颜料用分散剂的合成及应用文摘伴随着印刷工艺不断更新与发展以及高速印刷的出现，对其着色剂的应用性能提出相应的特定要求，如高的颜料浓度、良好的流变性、高的着色强度等为获得符合要求的涂料、油墨产品，具有特定应用性能的多功能分散剂成为开发热点本论文提出了脂肪胺类衍生物颜料分散剂和聚醚伯胺衍生物颜料分散剂的结构及其制备方法曼尼希反应是本实验中用到的基本反应对于脂肪伯胺衍生物分散剂而言，母体为2，3酸(2-羟基一3一萘甲酸)，脂肪伯胺为含有8-20个碳原子的直链脂肪烷基，其制备过程包括脂肪烷基伯胺与多聚甲醛和2，3酸反应，从而制得相应的2，3酸胺甲基化产物聚醚伯胺衍生物颜料分散剂的母体为DMSS(丁二酰丁二酸二烷基酯)，聚醚伯胺长链是环氧乙烷／环氧丙烷共聚物，其制备过程包括：选择冰醋酸作为催化剂，聚醚伯胺与多聚甲醛以及DMSS反应，从而制得相应的DMSS胺甲基化产物合成出的产物分别用红外光谱和核磁共振氢谱进行了表征着色强度是一种表征油墨中颜料分散性能的指标，同等条件下，高的着色强度，表明颜料颗粒细小，分散性能优良。

本实验进行了相关的应用测试把制得的脂肪胺类衍生物分散剂应用到由颜料红57：1和颜料黄13调制成的平版油墨中，把聚醚伯胺衍生物颜料分散剂应用于颜料红57：1水性墨水中和由颜料黄83N备成的溶剂型油墨中，通过优化分散剂用量，实验结果表明：脂肪胺类衍生物颜料分散剂能够显著改善高松香含量的颜料在平版油墨体系中的分散性，从而大幅度地提高了颜料的着色强度，但油墨的粘度有所增加测试数据表明，聚醚伯胺衍生物颜料分散剂可以通过聚醚链的选择，分别适用于水性体系和溶剂型体系油墨，能够明显提高颜料的着色强度，从而改善其分散性市面上伯胺类的颜料衍生物(联苯胺类，酞菁类衍生物)都有颜色，’并且只适用于结构相似的同类颜料，适用范围比较单一而本论文中提出的分散剂在分散介质的冲淡下没有颜色，适用范围广泛关键词：有机颜料曼尼希反应着色强度松香分散剂油墨SYNTHESIS OF NOVEL DISPERSANTS AND THEIRAPPLICATIoN IN PIGMENTS DISPERSINGAbstractWith the advance of printing technology,especially the emerging of high·speed printer,inkproperties，such as high pigment loading，low viscosity,high color strength are desirable．In orderto ac．hieve high performance ink，multi·functional novel dispersants have been developed andcommercialized．New structures and synthetic methods of fatty amine derivatives and poly(alkylene oxide)amine derivatives have been investigated in this paper．Mannich reaction has been employed forsynthesis of such novel dispersants．Fatty amine derivatives were made from 2,3 acid(2一hydro-3·naphtalenecarboxylic acid)，paraformaldehyde and fatty amine．Poly(alkylene oxide)aminederivatives were synthesized from DMSS(dimethyl succinylsuccinate)，paraformaldehyde andpoly(alkylene oxide)amine，including carboxylic acid as catalyst．The structure of such newdispersants has been confmned by their infrared spectrum and 1H NMR．Fatty amine derivatives，as dispersant，have been successfully．synthesized and incorporatedinto offset ink formulated by highly rosinated pigment red 57：1 or pigment yellow 13 according tothis paper．Poly(alkylene oxide)amine derivatives have been synthesized and applied to both thewater based inks containing PR57：1 as colorants and to the solvent based inks containing PY83．The results have demonstrated that the inclusion of the fatty amine derivatives can greatly improvethe dispersibility of highly rosinated pigments and hence increase their color strength。

The poly(Mkylene oxide)amine derivatives have also showed great improvement in both water—based andsolvent．based inks．Based on pigment derivatives，some commercial dispersants，for example，the dispersantsderived from diarylide pigment and pathalocyanine pigments have color so the pigments to whichthey can be applied must be specified．However,the dispersants invented in this paper alecolorless and can be used in many different types of pigments．KEY WORDS：organic pigments；Mannich reaction；color strength；rosin；dispersability；ink东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。

所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担学位论文作者签名： 责J韭日期：2∞7年『2月3 1日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文本学位论文属于保密口，在——年解密后适用本版权书不保密毗学位论文作者签名： 刹；廷日期：上川年p月3 1日指剥币签名寺磊日期：厶扩年／月矽日1前言有机颜料属于有色的有机物质，它与无机的有色物质一起构成了全部的有色化合物与无机颜料相比，有机颜料具有色光鲜艳、着色强度高、色谱品种繁多、生产过程简单、毒性低等特点，不仅广泛应用于涂料、油墨、橡胶、塑料、印花及化妆品中，近年来还以其具有特殊的应用性能，如光电导性、催化性能，作为功能有机颜料应用。

有机颜料的品种类型、产量以及应用范围不断增长与扩大，已成为一类重要的精细化工产品I¨有机颜料工业技术的发展和其他工业技术一样，其应用领域不断扩大，不断提出更高的要求，大大地促进相关技术向更深方向发展有机颜料用于涂料、印刷油墨、橡胶、塑料等着色时，由于有机颜料是以微细粒子分散于使用介质中起到着色作用，因此，粒径大小、形状以及分布特性直接影响颜料的着色效果，如着色力、透明度、光泽度、吸油量粘度或流动度等将有机颜料粒子均匀分散在油性、水性的应用介质中，为使颜料粒子具有良好的润湿、分散性，必须对合成的颜料粒子实施表面改性或者添加某种高性能的分散助剂，赋予颜料粒子更高的亲油或者亲水性能，与使用介质有良好的匹配性颜料分散过程包括颜料的润湿、分散和稳定化几个方面，其中稳定化是影响整个过程的关键，目前关于颜料分散的方法中有很大一部分是采用添加分散剂法对颜料进行表面处理传统的分散剂，如烷基磺酸盐或硫酸盐、烷基铵盐等，对多种颜料尤其是有机颜料的分散效果不够理想国外从70年代开始开发了一类新型的聚合物分散剂，对水及非水体系均有独特的分散效果，在80年代初期由Schofied．J．D首次提出聚合物分散剂的概念【2，3】，在80年代中期推出了相关产品并进入推广应用阶段。

实践证明，这种添加剂对提高颜料分散应用性能，尤其在改善颜料的润湿性、稳定性等方面较明显，己成为新一代的高效分散剂然而对于水性体系油墨，其应用仍存在一定的问题，因此在加强研究能够满足水性印墨要求的高效分散剂仍是目前颜料分散剂开发领域所须解决的问题14】2．1颜料的分散稳定过程【5】2文献综述颜科的分散稳定过程并非是简单的粉末化，而是使粒子均匀地分布于介质中，获得不重新聚集、不絮凝、不沉淀的分散体系颜料的分散稳定包括颜料的润湿、颜料粒子的分散及分散稳定三个过程将颜料润湿使颜料粒子表面上吸附的空气逐渐被分散介质所取代后，还要通过剪切力或冲击力将润湿后的颜料粒子聚集体破碎成为更为细小的颜料颗粒，被粉碎后细小的粒子通过碰撞可以重新聚集或絮凝，为了阻止这一现象的发生，就要在粒子之间引入足够的斥力使其达到分散稳定从理论上讲，这三个过程完成之后，颜料以初级粒子的形态分散在介质中，形成稳定的分散体系而实际应用中，由于粒子的表面能量高，非常容易发生粒子的聚集或絮凝，因此颜料的分散问题一直是颜料工作者研究的重点领域2．1．1颜料的润湿16l颜料的润湿是颜料分散稳定的重要开始步骤，目的是使颜料粒子表面上吸附的空气逐渐地为分散介质所取代。

在颜料润湿过程中，表面张力是关键只有在颜料的表面张力高于分散介质的表面张力的情况下，润湿过程才能正常进行这对于有机介质一般不成为问题但由于水性体系中水的表面张力很大，颜料粒子尤其是疏水性颜料粒子在水中的润湿能力很弱，需加入一定量的表面活性剂分散介质影响到颜料的润湿速度不同分散介质的润湿速度有很大差异，一般介质的粘度越低，对颜料的润湿速度越快改进颜料的润湿性或者选择适宜的分散介质，或者是对颜料粒子实施物理或化学的表面处理，以使颜料粒子表面与介质之间具有良好的匹配性2．1．2颜料粒子的分散颜料分散是指将颜料聚集体粉碎成颜料生产者所要求的晶体粒度，一般通过机械作用(如剪切力、压碾等)，如砂磨、球磨或高速捣碎机等将颜料粒子粉碎，使颜料粒子直径大小分布呈“正态分布"曲线为获得良好的颜料应用特性，力求减少过大或过小的粒子，即粒径分布尽量集。