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顏料在油墨中的應(yīng)用
來(lái)源:本站    發(fā)布日期:2021-05-06    已有 4420 人瀏覽



油墨用顏料技術(shù)新發(fā)展
     

   在油墨制造過(guò)程中,油墨連接料中的有機(jī)顏料無(wú)論采取何種研磨方式,都是以細(xì)微結(jié)晶粒子形式分散存在的。


因此,當(dāng)顏料的化學(xué)結(jié)構(gòu)確定以后,顏料制造工藝,顏料化加工及應(yīng)用的技術(shù)差異對(duì)顏料最終的粒子物理特性都


具有十分重要的影響。
     


    隨著近年來(lái)我國(guó)油墨工業(yè)的快速發(fā)展,人們對(duì)油墨用有機(jī)顏料的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。許多油墨技術(shù)人員也


意識(shí)到,顏料作為印刷油墨的重要原料之一。不僅為油墨提供必要的印鮮明色彩,其化學(xué)結(jié)構(gòu)和粒子物理特性在


一定程度上還會(huì)影響到油墨的印刷適性,如膠印油墨的鮮明性、流變性、抗水性等,又如溶劑型油墨的黏度穩(wěn)定


性、耐遷移性、耐熱性、耐光性等。
    

 

    通常,顏料的鮮明性,著色強(qiáng)度,透明度,光澤度,耐光性等性能主要由分子結(jié)構(gòu),粒子大小及頒情況決


定,分散性和分散穩(wěn)定性,抗絮凝性,耐遷移性等主要由顏料粒子表面的物理特性決定。因此,對(duì)于油墨用有機(jī)


顏料來(lái)說(shuō),一項(xiàng)重要的研究課題就是通過(guò)多種改善方法,賦予傳統(tǒng)顏料品種新的應(yīng)用特性。
  




油墨用顏料的主要品種


1、四色膠印油墨用顏料品種


(1)黃色顏料
     

     從化學(xué)結(jié)構(gòu)上區(qū)分,黃色顏料通常以PY12、PY13、PY174、PY176聯(lián)苯胺黃系列品種為主,這類(lèi)顏料一般


具有良好的應(yīng)用性能,比如高著色力,純正的中黃色光,適宜的透明度等,可以滿足油墨套色印刷的要求。
 

2、藍(lán)色顏料 


    藍(lán)色顏料多采用各項(xiàng)物理化學(xué)性能優(yōu)良的PB15:3穩(wěn)定型(β型)酞菁藍(lán)顏料,屬于穩(wěn)定的β型綠光藍(lán)顏料,


除了具有鮮明的色彩外,還具有良好的應(yīng)用性能,比如流變性,耐光性等。


3、紅色顏料
     

    紅色顏料多采用一般采用PR57:1偶氮色淀紅系列品種,在制造過(guò)程中,這類(lèi)顏料可以采用不同的工藝條


件,制造出具有不同程度鮮明藍(lán)相的品紅墨,以供油墨用戶根據(jù)不同印刷要求選擇。需要更加純正的桃紅色時(shí),


還可使用少量堿性桃紅,堿性玫瑰紅染料的磷鎢鉬復(fù)合酸鹽沉淀的PR81染料色淀顏料,但是這類(lèi)顏料價(jià)格比較


昂貴,目前基本上已經(jīng)被PR57:1偶氮色淀紅顏料替代。
  

2、單色膠印油墨用顏料品種


在各種單色膠印油墨中,黃色顏料多使用耐曬黃PY1和PY3,聯(lián)苯胺黃系列PY17、PY81、PY83,聯(lián)苯胺橙


PO13、PO34等;紅色顏料有金光紅PR53:1,耐曬大紅PR48:1、PR48:2,立索爾紅PR49:1、PR49:2


等。


3、UV及印鐵油墨用顏料品種 
      

    對(duì)于應(yīng)用在UV及印鐵等油墨中的相對(duì)特殊的連結(jié)料體系中的顏料品種,選用時(shí)應(yīng)特 別注意以下幾個(gè)問(wèn)題
 

對(duì)于UV膠印油墨,由于連結(jié)料體系與顏料的相容性較差,顏料粒子不易潤(rùn)濕,會(huì)影響顏料的相容性較差,顏料


粒子不易潤(rùn)濕。會(huì)影響顏料的分散性能,同時(shí)油墨的流動(dòng)性較差;比如耐熱性,耐光性,耐溶劑性等,因此,對(duì)


于這類(lèi)油墨用顏料更需要慎重選擇。
   

4、溶劑型油墨用顏料品種

      

   除了顏色,著色強(qiáng)度等常規(guī)性指標(biāo)以外,由于溶劑型油墨使用的樹(shù)脂,溶劑種類(lèi)較多,物理化學(xué)性能差異較


大,顏料對(duì)如黏度和儲(chǔ)存黏度穩(wěn)定性等油墨應(yīng)用性能的影響更為明顯。



(1)黃色顏料 
        

   目前普遍使用且應(yīng)用性能良好的黃色顏料以PY14,PY13,PY83聯(lián)苯胺黃系列為主。其中,PY14聯(lián)苯胺黃由


于自身化學(xué)結(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)特殊的表面處理可制造具有多種應(yīng)用性能的系列品種;PY83聯(lián)苯胺黃的價(jià)格相對(duì)較高,


因此通常只少量應(yīng)用于有特殊要求的油墨品種。此外,PY12價(jià)格較低,加以適當(dāng)改善也可以用于溶劑型油墨


中。


(2)藍(lán)色顏料
   

     藍(lán)色顏料廣泛采用PB15:3和PB15:4酞菁藍(lán)系列品種。其中,PB15:4酞菁藍(lán)屬于具有抗絮凝,抗結(jié)晶特


性的專(zhuān)用品種,在溶劑型油墨中具有良好的分散穩(wěn)定性及黏度穩(wěn)定性。


(3)紅色顏料
    

      紅色顏料品種主要有偶氮色淀紅系列PR48:1,PR48:2,PR48:3,PR53:1,PR57:1等,以及不溶性


偶氮顏料PR2,PR3,PR8,PR243等。

   

    其他一些高性能有機(jī)顏料品種也適用于各種溶劑型油墨,但是價(jià)格一般比較昂貴,因而用量較少。水基油墨


對(duì)顏料的要求更加苛刻一些,這主要是因?yàn)楸┧崴詷?shù)脂的化學(xué)結(jié)構(gòu),體系組成不同于其他溶劑型油墨所致,


特別是對(duì)于偶氮色淀類(lèi)紅色顏料尤為明顯。實(shí)際上,由于各品種油墨制造工藝的區(qū)別,即便同一種化學(xué)結(jié)構(gòu)的顏


料也會(huì)呈現(xiàn)出不同的應(yīng)用性能,因此需要針對(duì)油墨的溶劑樹(shù)脂體系的不同慎重選擇。

  

油墨用顏料的質(zhì)量特性評(píng)價(jià)
   

   準(zhǔn)確評(píng)價(jià)顏料在油墨中的質(zhì)量特性,對(duì)于顏料和油墨工作者來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)極其重要的工作。


1、油墨用有機(jī)顏料應(yīng)用性能評(píng)價(jià)由于印刷方式,承印材料的不同,油墨的品種和類(lèi)型很多,其連結(jié)類(lèi)型等組成


可能存在很大的差異,因此,評(píng)價(jià)一種顏料的品質(zhì)是否符合油墨的要求,首先要從實(shí)際應(yīng)用的角度來(lái)確定顏料的


應(yīng)用體系類(lèi)型,根據(jù)連結(jié)料體系的不同來(lái)選擇相應(yīng)的應(yīng)用性能評(píng)價(jià)方法,這樣才能比較準(zhǔn)確地掌握顏料的應(yīng)用性


能。


(1)四色膠印油墨用顏料應(yīng)用性能評(píng)價(jià)
   

     目前,四色膠印油墨中主要使用松香改性的酚醛樹(shù)脂類(lèi),在生產(chǎn)該樹(shù)脂過(guò)程中已經(jīng)考慮到諸如抗水性,成膜


強(qiáng)度及附著性,與顏料的潤(rùn)濕性等多方面的問(wèn)題,因此此類(lèi)顏料的應(yīng)用性能就要圍繞著膠油墨連結(jié)料的物理化學(xué)


性能進(jìn)行正確評(píng)價(jià),也就是說(shuō)要選用相應(yīng)的檢測(cè)方法。比如對(duì)于干粉顏料,可以用三輥研磨方法制成油墨來(lái)檢測(cè)


顏料的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo),并可準(zhǔn) 確評(píng)價(jià)其分散性。 
   

對(duì)于一些專(zhuān)用型的濾餅,則可以直接用擠水換相方法制成油墨基墨加以評(píng)價(jià)。

 

(2)溶劑型油墨用顏料應(yīng)用性能評(píng)價(jià)
 

    由于樹(shù)脂和溶劑制成的連結(jié)料體系的物理化學(xué)性能差異較大,對(duì)于溶劑型油墨用顏料的評(píng)價(jià)更需要有針對(duì)


性。由于不同溶劑型油墨中的連結(jié)料具有不同的性質(zhì),因此應(yīng)根據(jù)不同的連結(jié)料體系選擇不同應(yīng)用性能的顏料。


水基油墨用顏料的質(zhì)量要求相對(duì)其他類(lèi)型的溶劑型油墨來(lái)說(shuō)要更加嚴(yán)格,主要體現(xiàn)在顏料對(duì)水基油墨流變性能方


面的影響。目前,水基油墨一般使用丙烯酸樹(shù)脂的乳液體系,由于該體系構(gòu)成的特殊性,一些在其他體系中應(yīng)用


性能良好的顏料品種在水基油墨連結(jié)料體系中可能無(wú)法使用。例如廣泛使用的偶氮色淀紅PR57:1顏料,普通


品種用于水基油墨時(shí)往往造成黏度過(guò)高,且存放時(shí)間越長(zhǎng),油墨越稠,嚴(yán)重影響其印刷適性。為解決這一問(wèn)題,


應(yīng)采用必要的表面處理技術(shù)和混合色淀化方法加以改善。

   

     此外,溶劑型油墨在承印材料上的耐遷移性,耐蒸煮性等方面的要求也什得重視,有機(jī)顏料的化學(xué)結(jié)構(gòu),分


子量結(jié)晶粒子大小,極性發(fā)及制造過(guò)程中使用的表面處理劑的種類(lèi)等,都有可能對(duì)其產(chǎn)生影響。



 2、油墨用顏料物化特性分析 
      

     上述應(yīng)用性能評(píng)價(jià)得到的數(shù)據(jù)是油墨用顏料質(zhì)量特性的一種表現(xiàn)形式。但是決定這種表現(xiàn)形式的內(nèi)在因素卻


是其物理化學(xué)特性。事實(shí)表明,將有機(jī)顏料物化特性分析與應(yīng)用性能評(píng)價(jià)結(jié)合起來(lái),可以起到兩者單獨(dú)評(píng)價(jià)達(dá)不


到的效果。

     

    利用儀器分析評(píng)價(jià)有機(jī)顏料的物理化學(xué)特性是一種高效、快捷的方法。有機(jī)顏料的儀器分析主要包含以下兩


個(gè)方面,一是對(duì)化學(xué)分子結(jié)構(gòu)及構(gòu)成元素測(cè)定。其中,后者對(duì)有機(jī)顏料在油墨中的實(shí)際應(yīng)用性能的評(píng)價(jià)更顯重


要。其中,后者對(duì)有機(jī)顏料在油墨中應(yīng)用性能更有說(shuō)明力。
    


常用的有機(jī)顏料物化特性分析儀器有以下幾種:
 

(1)粒度分布測(cè)定儀。粒度
    

    分布測(cè)定儀(PSDA)可以測(cè)定顏料粒子分散狀態(tài)下的粒徑大小和分布區(qū)域。理想狀態(tài)下,粒度分布越集中越


好,以最大程度保證顏料的鮮明性,透明度,著色強(qiáng)度,耐光性和分散穩(wěn)定性等。 
      

      透射型電子顯微鏡(TEM)可以直觀觀察顏料粒子的結(jié)晶形態(tài)和粒徑大小。同一種化學(xué)結(jié)構(gòu)的顏料,結(jié)晶形


態(tài)不同,其色光,流變性能會(huì)有很大差異。
  

(3)X-射線衍射分析儀
     

      X-射線衍射分析儀(XRD)可用來(lái)判定顏料的結(jié)晶種類(lèi)和相對(duì)含量組成,可輕松判別顏料的同質(zhì)異晶特征。


有機(jī)顏料在合成過(guò)程中,最終粒子的發(fā)育狀態(tài)以及存在缺陷的程度可以依據(jù)顏料結(jié)晶度(借助X-射線衍射峰的


半峰寬度數(shù)據(jù))表現(xiàn),結(jié)晶度高的顏料粒子,在膠印油墨中主要表現(xiàn)為鮮明性,流動(dòng)性,透明度,抗水性等方面


性能良好,在溶劑型油墨中則對(duì)油墨的黏度及黏度穩(wěn)定性有益。采用多組分混合的顏料具有較高的結(jié)晶度,可使


油墨具有更好的著色強(qiáng)度,透明度和鮮明性。


(4)比表面積測(cè)定儀    


比表面積測(cè)定儀(BET)可以對(duì)粉末顏料的比表面積進(jìn)行測(cè)定,一般情況下顏料粒徑越小,比表面積越大,吸油


量越大,易造成油墨流動(dòng)性能有良。
    

    

   總之,對(duì)于油墨用顏料來(lái)說(shuō),有針對(duì)性地進(jìn)行綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)與分析是一項(xiàng)十分重要的工作,只有采用正確的評(píng)


價(jià)方法,才能最大程度地掌握顏料的應(yīng)用特性。
     

采用顏料擠水換相技術(shù)制造膠印油墨
  

 1、顏料擠水換相技術(shù)基本原理 
        

    采用顏料擠水換相技術(shù)制造膠印油墨的基本原理為:利用油墨連結(jié)料與有機(jī)顏料之間的“親和性”,使顏料


粒子在一定的剪切攪拌條件下,從水相轉(zhuǎn)移到油相連結(jié)料中,作為油墨的著色材料,有機(jī)顏料在油墨連結(jié)料中必


須充分分散,該分散狀直接影響其應(yīng)用性能,諸如色光,流變性能,著色強(qiáng)度,光澤度,透明度及各種耐牢度


等。因此,在顏料制造或顏料化加工過(guò)程中采用多種表面處理方法對(duì)顏料的分散性能加以改善,可降低顏料在干


燥,粉碎過(guò)程中發(fā)生粒子間聚集的程度,其效果還是比較理想的。為使顏料最大程度地分散到油墨連結(jié)料中,一


般采用含水濾餅顏料(粒徑約0.01~1.00μm)直接在捏合機(jī)中與油墨連結(jié)料進(jìn)行擠水換相處理,以避免顏料在干


燥過(guò)程中粒子間過(guò)度聚集,導(dǎo)致顏料分散不充分,著色強(qiáng)度降低以及鮮明性下降


3、顏料擠水換相技術(shù)工藝特點(diǎn)  
     

    采用顏料擠水換相技術(shù)制造膠印油墨的工藝具有以下特點(diǎn)。


 (1) 未經(jīng)干燥的有機(jī)顏料濾餅中一般含顏料量約為25%~40%,基本保持著”初級(jí)粒子”狀態(tài),經(jīng)擠水換相使油


墨連結(jié)料包覆顏料粒子,大部分粒子尚未形成不易分散的聚集體,相對(duì)于用粉體顏料制造的油墨而言,顏色鮮明性,著


色強(qiáng)度,光澤度均更好,同時(shí),顏料濾餅中約法三有85%~90%的水分從油墨基墨中排出,真空脫水后的油墨基墨中殘


留的可溶性鹽組分比用粉末顏料要少得多,利于提升油墨的流變性能和抗乳化性能.


(2) 濾餅顏料的擠水換相減少了顏料生產(chǎn)中的干燥,粉碎過(guò)程,降低能耗的同時(shí),避免了粉末污染. 


(3) 由于顏料粒子處于高度分散狀態(tài),在后續(xù)油墨軋制,調(diào)整階段可比用粉體顏料明顯降低成本,節(jié)約時(shí)間,降低能耗.  


(4) 采用擠水換相,只需適當(dāng)?shù)姆稚⒓庸?然后按照油墨配方適當(dāng)補(bǔ)加連結(jié)料,干燥劑和助劑,攪拌即可得到相應(yīng)的油墨產(chǎn)品


4、顏料擠水換相技術(shù)局限
  

    需要注意的是,采用顏料擠水換相技術(shù)制造油墨時(shí),由于各膠印油墨品種采用的連結(jié)料不同。因此即便選用


同一種顏料,其也有可能在不同的連結(jié)料體系中表現(xiàn)出不同的質(zhì)量特性。同時(shí),生產(chǎn)設(shè)備的品種變更不宜太頻


繁,也就是說(shuō)該法比較適合大批量生產(chǎn)的膠印油墨品種,對(duì)于小批量制造有一定的局限性,因此,為提高生產(chǎn)效


率,采用一種油墨調(diào)整出幾種類(lèi)型的油墨產(chǎn)品是今后膠印油墨制造的主要研究課題。


5、顏料擠水換相技術(shù)工藝要求
     

    顏料擠水換相技術(shù)的工藝過(guò)程受到的諸多因素的影響,主要包括連結(jié)料的類(lèi)型,黏度,顏料固含量以及與連


結(jié)料的加入比例,加入速度,捏合體系溫度,真空脫水時(shí)間等。
    


    此外,不同的顏料品種,其顏料擠水換相技術(shù)的工藝要求也是不同的。如對(duì)于三原色膠印油墨的擠水換相技


術(shù)來(lái)說(shuō),各色系、各品種顏料在擠水換相過(guò)程中受加工條件的影響程度也有一定的差異。


(1)黃色顏料 
     

    黃色顏料由于化學(xué)結(jié)構(gòu)原因,顏色比較淺,較高的溫度條件下易產(chǎn)生過(guò)度聚集,粒子增大,比表面積減小,


吸油量降低,會(huì)對(duì)油墨的鮮明性,透明度產(chǎn)生不良影響(但是流動(dòng)性能可以得到改善)。


(2)藍(lán)色顏料
    

    酞莆藍(lán)顏料的分子結(jié)構(gòu)是一種對(duì)犯法的金屬惡性合物,化學(xué)及熱穩(wěn)定性非常好,耐加工性能優(yōu)良,因此在擠


水換過(guò)程中質(zhì)量較小。此外需要注意的是,目前膠印油墨使用權(quán)的酞菁藍(lán)顏料屬于PB15:3穩(wěn)定的β型結(jié)晶,具


有綠光藍(lán)色相,經(jīng)X-射線衍射分析,即便是穩(wěn)定的β型酞莆藍(lán)顏料,其中也會(huì)含有一定比例的α型PB15組分,可


以使顏料的鮮明性提高,但普通的α型酞菁藍(lán)顏料屬于不穩(wěn)定性結(jié)晶,與β型酞莆藍(lán)顏料相比呈紅光色相,雖具


有較高的著色強(qiáng)度,但是吸油量較大。在有機(jī)溶劑、溫度等環(huán)境條件下容易向綠光藍(lán)β型結(jié)晶轉(zhuǎn)化,因此,為了


保證油墨的鮮明性,在擠水換相過(guò)程中應(yīng)該注意溫度和時(shí)間的控制。
 

(3)紅色顏料 
 

    PR57:1立索爾寶紅顏料的擠水換相工藝相對(duì)于黃色,藍(lán)色顏料來(lái)說(shuō)要復(fù)雜一些,主要是真空脫水過(guò)程中加


熱溫度較高,這種溫度條件會(huì)促使偶氮色黨淀類(lèi)顏料的結(jié)晶向穩(wěn)定,高著色強(qiáng)度,純正的藍(lán)相色光方面轉(zhuǎn)化,這


種結(jié)晶的調(diào)整轉(zhuǎn)化過(guò)程被稱(chēng)為“發(fā)色”,“發(fā)色”程度的控制直接影響最終油墨的色光,透明度,流動(dòng)性,著色


強(qiáng)度和鮮明性等。



油墨用顏料的環(huán); 
    

    隨著社會(huì)上健康生活方式意識(shí)的不斷增強(qiáng),人們?cè)絹?lái)越注重工作和生活環(huán)境的清潔程度,印刷業(yè)對(duì)油墨的要


求也逐漸向無(wú)毒,無(wú)污染方面過(guò)渡;谶@種趨勢(shì),選用不含芳烴的大豆油部分代替石油溶劑制造的環(huán)保型膠印


油墨已在一些發(fā)達(dá)國(guó)家普遍使用,在國(guó)內(nèi)也已受到印刷業(yè)的普遍關(guān)注和推廣使用,可以相信,隨著印刷和油墨工


業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)油墨用顏料的要求將不僅停留在產(chǎn)品質(zhì)量方面,其使用的化學(xué)安全性相關(guān)特性也會(huì)越來(lái)越受關(guān)


注。
     

    對(duì)于我國(guó)有機(jī)顏料行業(yè)來(lái)說(shuō),由于目前有機(jī)顏料制造采用的裝備,工藝主要還是依靠比較傳統(tǒng)的方法,使用


的原料質(zhì)量指標(biāo)控制也不是十分嚴(yán)格,因此顏料制造過(guò)程中使用的有毒有害物質(zhì)(如重金屬含量,致癌芳胺,氯


苯類(lèi)有機(jī)溶劑的殘留量等)應(yīng)引起關(guān)注。
      

     因此,國(guó)內(nèi)在有機(jī)顏料制造中,要選用各種清潔的原材料,助劑和添加劑,優(yōu)化工藝配方,最大程度地降低


或消除有害物質(zhì)殘留量,更新栓測(cè)分析儀器以及提高檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)水平,改善傳統(tǒng)工藝設(shè)備,逐步實(shí)行自動(dòng)化控


制以及生產(chǎn)在線檢測(cè),加強(qiáng)高新技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的投入和應(yīng)用,通過(guò)提高治理技術(shù)水平來(lái)降低“三廢”排放


量,同時(shí)充分關(guān)注如歐盟REACH法規(guī)等與有機(jī)顏料生態(tài)安全性相關(guān)的法規(guī)。

作者:永彩顏料技術(shù)部
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