Mannich碱类颜料用分散剂的合成与应用

论文摘要

颜料分散是涂料、油墨、塑料加工和日用化妆品等生产中的一个重要工艺过程。要想获得一个良好的油墨分散体系,单纯依靠树脂、颜料和溶剂的相互作用,有时是难以办到,必须借助于分散剂的帮助。本论文以有机颜料中间体（2-羟基-3-萘甲酸、水杨酸和丁二酰丁二酸二甲酯）、甲醛和长链胺（十八胺、聚醚伯胺）为反应原料,通过Mannich反应合成一系列颜料用分散剂,用红外光谱法（FT-IR）、核磁共振法（1H-NMR）、薄层层析法和柱层析法等对所合成的产物进行了一一表征。由于此类分散剂是以Mannich反应为主要反应,故定义此类分散剂为Mannich碱类颜料用分散剂。着色强度和细度是表征油墨中颜料分散性能的重要指标,同等条件下,着色强度越高,细度越低,表明颜料颗粒细小,分散性能优良。本论文将Mannich碱类颜料用分散剂进行了相关的应用测试,把十八胺和2-羟基-3-萘甲酸、水杨酸经Mannich反应制得的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,通过优化分散剂的用量,着色强度提高10%—16%,细度下降6—7μm,且由2-羟基-3-萘甲酸制得的分散剂的分散效果优于水杨酸类分散剂;将聚醚伯胺和2-羟基-3-萘甲酸、水杨酸经Mannich反应制得的分散剂应用于颜料黄83制备成的溶剂型油墨和颜料红57∶1制备成的水性墨水中,实验结果表明,聚醚伯胺可以通过聚醚链分子量和HLB值的选择,分别适用于溶剂型和水性油墨,着色强度得到明显提高,同样发现2-羟基-3-萘甲酸所制得的分散剂的分散效果优于水杨酸所制得的分散剂;将聚醚伯胺和丁二酰丁二酸二甲酯经Mannich反应制得的分散剂应用于颜料红122制备的溶剂型油墨和水性油墨中,分散效果与聚醚链的分子量和HLB值的选择密切相关,且双氧水氧化后的分散剂的分散效果优于双氧水氧化前。本研究的创新点在于根据高分子分散剂设计原则,锚固基团为有机颜料中间体,它们与颜料结构部分相似,可以保证分散剂在颗粒表面上的牢固吸附;溶剂化链为长链胺,通过选择不同分子量和HLB值的长链胺,适用不同的油墨体系,大大拓宽了产物的应用领域,提高产品的应用性能。另外此类分散剂在冲淡介质里没有颜色,适用范围广泛。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 颜料的分散过程
• 1.1.1 颜料的润湿
• 1.1.2 颜料粒子的分散
• 1.1.3 颜料粒子的稳定
• 1.2 颜料分散的影响因素及常用的颜料分散剂
• 1.2.1 分散剂结构对颜料分散的影响
• 1.2.2 体系PH值及电解质对颜料
• 1.2.3 颜料体系中常用分散剂
• 1.3 高分子分散剂的结构及其对颜料的作用
• 1.3.1 高分子分散剂的结构
• 1.3.2 高分子分散剂对颜料的稳定作用
• 1.4 高分子分散剂的分散稳定机理
• 1.4.1 电荷稳定机理
• 1.4.2 空间稳定机理
• 1.5 国内外高分子分散剂发展状况
• 1.5.1 美国Lubrizol公司的Solsperse系列
• 1.5.2 德国毕克化学公司的Disperse BYK系列分散剂
• 1.5.3 美国Daniel公司的Disperse—AVD系列分散剂
• 1.5.4 丹麦KVK公司的Hypersol系列分散剂
• 1.5.5 Dupont公司的高分子分散剂分散剂
• 1.5.6 CH型高分子分散剂品种
• 1.5.7 Y-型/T-型超分散剂
• 1.6 分散剂结构设计及初步设想
• 1.6.1 分散剂结构设计
• 1.6.2 分散剂结构初步设想
• 1.7 本课题的目的与意义
• 2 实验
• 2.1 实验材料与仪器
• 2.1.1 实验药品和材料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 Mannich碱类颜料用分散剂的合成
• 2.2.1 2-羟基-3-萘甲酸系列分散剂的合成
• 2.2.2 水杨酸系列分散剂的合成
• 2.2.3 DMSS系列分散剂的合成
• 2.3 Mannich碱类颜料用分散剂的分析
• 2.3.1 TLC分析法
• 2.3.2 柱层析法
• 2.3.3 FT-IR分析法
• 1H-NMR分析法'>2.3.4¹H-NMR分析法
• 2.4 颜料黄13、83和颜料红57:1合成
• 2.4.1 颜料黄13合成
• 2.4.2 颜料黄83合成
• 2.4.3 颜料红57:1合成
• 2.5 2-羟基-3-萘甲酸和水杨酸系列分散剂测试油墨制备
• 2.5.1 平版油墨制备
• 2.5.2 溶剂性油墨制备
• 2.5.3 水性油墨制备
• 2.6 DMSS系列分散剂测试油墨
• 2.6.1 溶剂性油墨制备
• 2.6.2 水性油墨制备
• 2.7 颜料分散性能的测定方法
• 2.7.1 颜料着色力测定
• 2.7.2 油墨细度测定
• 3 结果与讨论
• 3.1 合成方法选择
• 3.1.1 Mannich反应机理
• 3.1.2 Mannich反应原料选择
• 3.1.3 溶剂对Mannich反应中的影响
• 3.1.4 温度、时间和催化剂对Mannich反应过程影响
• 3.2 合成产物表征
• 3.2.1 2-羟基-3-萘甲酸系列分散剂表征
• 3.2.2 水杨酸系列分散剂表征
• 3.2.3 DMSS系列分散剂表征
• 3.3 2-羟基-3-萘甲酸和水杨酸系列分散剂应用效果及讨论
• 3.3.1 平版油墨应用效果测试
• 3.3.2 溶剂性油墨应用效果测试
• 3.3.3 水性油墨应用效果测试
• 3.4 DMSS系列分散剂应用效果及讨论
• 3.4.1 溶剂性油墨应用效果测试
• 3.4.2 水性油墨应用效果测试
• 4 结论
• 5 参考文献
• 附:攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢