任培賢，石文英

(1.天津工業(yè)大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院, 天津 300387；2.河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院, 河南 鄭州 450007)

改良聯(lián)苯胺黃P.Y.12在水性柔版印刷油墨中的應(yīng)用

任培賢1，石文英2

(1.天津工業(yè)大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院, 天津 300387；2.河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院, 河南 鄭州 450007)

以聯(lián)苯胺黃P.Y.12改良為出發(fā)點(diǎn)，通過改變偶合方式、添加表面活性劑以及粒徑處理等3種典型的處理方式對(duì)聯(lián)苯胺黃P.Y.12進(jìn)行處理,制備出一系列不同的聯(lián)苯胺黃P.Y.12的改性產(chǎn)品劑型.對(duì)處理后的聯(lián)苯胺黃P.Y.12進(jìn)行應(yīng)用性能表征，從中選擇最優(yōu)條件，制備出可以應(yīng)用于水性印刷體系的聯(lián)苯胺黃P.Y.12產(chǎn)品.

水性印刷；有機(jī)顏料；聯(lián)苯胺黃P.Y.12

由于顏料在使用過程中有晶型和粒子形態(tài)，這種形態(tài)對(duì)顏料的顏色性能及應(yīng)用性能起決定性作用.聯(lián)苯胺黃P.Y.12分子本身的結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代印刷當(dāng)中并不適用于柔版印刷，但是它也具備其他有機(jī)顏料諸如聯(lián)苯胺黃P.Y.14沒有的優(yōu)點(diǎn)，比如原材料便宜，所以在某些快速消費(fèi)類印刷品中仍占有較大的市場，它還能提供比聯(lián)苯胺黃P.Y.14更為柔和的紅光.對(duì)聯(lián)苯胺黃P.Y.12進(jìn)行改良，通過處理改變其粒徑大小，制備出可以應(yīng)用于水性印刷體系的聯(lián)苯胺黃P.Y.12產(chǎn)品.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)藥品及儀器

實(shí)驗(yàn)主要儀器及藥品分別見表1和2.

表1 實(shí)驗(yàn)所需主要藥品清單Tab.1 The experiment required main reagent list

表2 實(shí)驗(yàn)所需主要儀器清單Tab.2 The experiment required main instrument list

1.2顏料的制備

1.2.1 顏料的合成

聯(lián)苯胺黃P.Y.12的重氮化[1]反應(yīng)：將3，3-二氯連苯胺(英文縮寫為DCB，以下簡稱DCB)與HCl在0 ℃以下混合打漿，加入NaNO2制成重氮液備用.在重氮化反應(yīng)過程中，亞硝酸鈉要保持略為過量，亞硝酸鈉用量不足也會(huì)引起自身偶合,反應(yīng)方程式如下：

(1)

聯(lián)苯胺黃P.Y.12的偶合反應(yīng)：先將乙酰乙酰苯胺(英文縮寫為AAA，以下簡稱AAA)等偶合組分，經(jīng)過堿溶、酸析等步驟制備成可以進(jìn)行偶合反應(yīng)的偶合料漿，與DCB的重氮溶液進(jìn)行偶合反應(yīng)，制備顏料.

采用同一種重氮組分與兩種或兩種以上的偶合組分進(jìn)行反應(yīng)，或者兩種不同的重氮組分與一種偶合組分反應(yīng)，制備的產(chǎn)品含有兩種以上的不同結(jié)構(gòu)的顏料產(chǎn)品[2],可表示為

在偶合過程中添加第二組分(甚至第三和第四組分)往往可以起到加和增效的結(jié)果.例如，聯(lián)苯胺黃P.Y.126是改進(jìn)后性能與聯(lián)苯胺黃P.Y.12相近似的重要顏料品種，在等深度下，著色力至少比聯(lián)苯胺黃P.Y.12高10%以上，不僅可以得到更加透明的品種，而且耐光牢度至少比聯(lián)苯胺黃P.Y.12高1級(jí)以上.

1.2.2 表面活性劑的添加

有機(jī)顏料可以根據(jù)不同用途的特定要求，由同一種化學(xué)結(jié)構(gòu)制造出具有不同性能的品種，以達(dá)到最佳的使用效果.作為準(zhǔn)備應(yīng)用于水性體系的顏料劑型，為了使顏料粒子表面與極性的展色料具有相匹配的性能，應(yīng)選擇對(duì)顏料粒子非極性側(cè)面具有一定親和力的表面活性劑.加入的表面活性劑可以在顏料顆粒表面規(guī)則排列提高空間位阻以及相溶性，這樣既有利于顏料在體系中的均一和穩(wěn)定，又有利于顏料在體系中的潤濕分散，表面活性劑示意圖如圖1所示.本實(shí)驗(yàn)在顏料合成時(shí)加入非離子表面活性劑B，添加量依次為偶合組分的0%，1%，2%和3%.

圖1 表面活性劑作用原理示意圖Fig.1 Surfactants principle diagram

1.2.3 粒徑處理

顏料粒度分布的均勻、微?；约皾櫇裥缘脑鰪?qiáng)直接影響著印墨產(chǎn)品的物化性能，并能改進(jìn)流變性、提高印刷速度.將顏料進(jìn)行分級(jí)處理，依次通過0.28 mm,0.154 mm和0.106 mm篩網(wǎng).

1.3顏料的檢測與分析

顏料的檢測采用水性印墨體系.其中，樹脂是改性聚丙烯酸水性乳液，加入量為60 g，稀釋劑蒸餾水的加入量為24 g，顏料加入量為16 g，分散方法采用的分散介質(zhì)是1～2 mm的玻璃球，用量為110 g，分散時(shí)間為120 min.通過涂4杯進(jìn)行油墨黏度的檢測，在涂4杯中加入油墨，測定油墨的流出時(shí)間.色性a值用愛色麗(X-Rite)進(jìn)行測定.

2 結(jié)果與討論

2.1混合偶合(固態(tài)溶液)

在顏料合成時(shí)加入AAA的同系物——鄰甲基乙酰乙酰苯胺(以下簡稱AAOT)來得到對(duì)應(yīng)的固態(tài)混合溶液，由于AAOT所得到的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)流動(dòng)性優(yōu)良，這一點(diǎn)就可以彌補(bǔ)純聯(lián)苯胺黃P.Y.12的缺點(diǎn).添加量分別為偶合組分總量的0%，5%，10%和17%，測定合成樣品的黏度以及色性a值，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果制成圖2和圖3.

圖2為黏度隨AAOT添加變化的曲線.由圖2可以看出，黏度隨AAOT添加量的增加而降低，添加量超過5%的時(shí)候，變化趨于平穩(wěn).圖3為色性a值隨AAOT添加的變化曲線.由圖3可以看出，色相方面，隨AAOT添加量的增加，a值逐漸降低，色相往綠相移動(dòng)；但當(dāng)添加量超過10%時(shí)，a值又開始變大，色相開始往偏紅的方向移動(dòng).

圖2 黏度隨AAOT添加變化曲線Fig.2 Viscosity change with AAOT added curve

圖3 色性a值隨AAOT添加變化曲線Fig.3 Color a* change with AAOT added curve

綜合圖2以及圖3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，添加了第二偶合組分AAOT后的聯(lián)苯胺黃P.Y.12比未改良的聯(lián)苯胺黃P.Y.12在水性體系中的黏度明顯降低，改良后的顏料性能符合水性印墨體系的要求.

2.2非離子表面活性劑B的添加

在顏料合成時(shí)加入非離子表面活性劑B[4]，添加量依次為偶合組分的0%，1%，2%和3%.測定合成樣品的黏度及色性a值，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果制成圖4和圖5.

由圖4可以看出，黏度隨表面活性劑B的添加先降低，但當(dāng)添加量超過2%時(shí)，黏度又隨表面活性劑B的添加小幅升高.由圖5可以看出，a值隨表面活性劑B變化的曲線與黏度隨表面活性劑B添加的變化曲線相似，也是先降低后小幅升高.

圖4 黏度隨表面活性劑B添加變化曲線Fig.4 Viscosity change with surfactant B added curve

圖5 色性a值隨表面活性劑B添加變化曲線Fig.5 Color a* change with surfactant B added curve

由圖4和圖5可以看出，采用上述類型表面活性劑處理時(shí)可以使親油性有機(jī)顏料表面吸附疏水性基團(tuán)(如長碳鏈烷基)，而聚氧乙烯醚隨其n值的增加，有效地改進(jìn)了在水性介質(zhì)中的潤濕及分散性質(zhì)，同時(shí)還可以增加分散體系的穩(wěn)定性.

2.3顏料粒徑處理

將顏料樣品進(jìn)行粒徑分布改良，改良前后對(duì)比如圖6所示.

圖6 粒度分布改良前后對(duì)比圖Fig.6 Particle size distribution improved contrast figure

由圖6可以看出，經(jīng)過粒度分布改良處理后顏料粒子的粒度分布變窄、粒徑更為均一，這樣更有利于顏料粒子在體系中的潤濕與分散，有效地改善了常規(guī)聯(lián)苯胺黃P.Y.12在水性體系中難分散的特點(diǎn).

將顏料進(jìn)行分級(jí)處理，依次通過0.28 mm,0.154 mm與0.106 mm篩網(wǎng)后，分別測定分級(jí)后的分散細(xì)度與黏度變化的曲線，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果制成圖7與圖8.

由圖7可知，經(jīng)過不同目數(shù)篩網(wǎng)的分級(jí)處理后，顏料更易分散，經(jīng)過相同分散時(shí)間細(xì)度更低.圖8 為不同目數(shù)分級(jí)后顏料黏度的變化曲線.由圖8可知，不同目數(shù)篩網(wǎng)分級(jí)處理后的顏料，粒徑規(guī)范后黏度顯著降低.

圖7 分級(jí)顏料細(xì)度隨分散時(shí)間的變化曲線Fig.7 Pigment fineness classification change with dispersing time curve

圖8 不同目數(shù)分級(jí)后顏料黏度的變化曲線Fig.8 Pigments viscosity changes after different mesh grading curve

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，從偶合開始一直到最后粒度分布的規(guī)范，得到的一組性能優(yōu)越的顏料產(chǎn)品不僅在流動(dòng)性(水性體系下的黏度指標(biāo))上達(dá)到了聯(lián)苯胺黃P.Y.14的水平，而且在色相上比聯(lián)苯胺黃P.Y.14更紅相，價(jià)格也更低廉，更適用于一些低端水性印品的著色.

(1)黏度隨AAOT添加量的增加而降低.色相隨AAOT添加量的增加，a值逐漸降低，色相往綠相移動(dòng)；但當(dāng)添加量超過10%時(shí)，a值又開始變大，色相變紅.

(2)采用上述類型的表面活性劑處理時(shí)可以使親油性有機(jī)顏料表面吸附疏水性集團(tuán)，黏度隨添加量的增加而降低；色相方面也是隨著AAOT添加量的增加，a值逐漸降低.

(3)經(jīng)過不同目數(shù)篩網(wǎng)的分級(jí)處理后，顏料更易于分散，經(jīng)過相同分散時(shí)間細(xì)度更低，粒徑規(guī)范后黏度顯著降低.

[1] 王琦.有機(jī)顏料黃系列的合成與改性研究[D].杭州：浙江大學(xué),2006.

[2] 周春隆.有機(jī)顏料工業(yè)技術(shù)進(jìn)展[J].精細(xì)與專用化學(xué)品,2007(7):4-6.

[3] 劉安華,吳壁耀,蔣子鐸.943 顏料分散劑對(duì)酞菁藍(lán)—醇酸清漆體系分散穩(wěn)定性的影響[J].涂料工業(yè),1996,26(4):7-9.

[4] 陳榮圻.有機(jī)顏料的助劑應(yīng)用評(píng)述(續(xù)一)[J].印染助劑,2011(6):1-10.

ModifiedP.Y.12usingforwater-basedflexoprinting

REN Pei-xian1, SHI Wen-ying2

(1.SchoolofEnvironmentandChemicalandEngineering,TianjinPolytechnicUniversity，Tianjin300387,China;2.CollegeofTextiles,HenanInstituteofEngineering,Zhengzhou450007,China)

Benzidine yellow (P.Y.12) was improved by three typical treatment methods of the changing coupling mode, adding the surface active agent and particle size processing. A series of different modified P.Y.12 were prepared. And the performance of these modified P.Y.12 were investigated. The optimal preparation conditions of modified P.Y.12 were obtained. The modified P.Y.12 products can be used in water-based printing system.

water-based；organic pigments；P.Y.12

2014-03-25

任培賢(1982-)，男，天津人，工程師，碩士研究生，主要從事顏料與染整方面的研究.

TQ618.1

A

1674-330X(2014)03-0057-05