有机颜料广泛应用于涂料、油墨、塑料、橡胶、涂料印花及化妆品中,近年来还以其具有特殊的应用性能,如光电性、催化性能,作为功能有机颜料应用[1]。目前有机颜料市场仍以铜酞菁类颜料(占30.6%)和传统偶氮红色颜料(占25.5%)与联苯胺黄色颜料(占25.3%)占据主导地位,共占81.4%,此比例与前几年相比已有所下降,而其他经典颜料(占7.8%)和高性能颜料(占8.2%)的需求比例却上升了6%以上。表明随着人们生活质量的日益提高,对有机颜料的品种和性能要求更趋多样化与高档化[2]。但是相对于无机颜料而言,大多数有机颜料存在着耐光牢度低、耐候性较差以及成本较高等缺点。近年来,已经采用了许多方法来克服有机颜料的上述缺点以满足人们日益增长的需求。

有机包核颜料技术是解决有机颜料耐光牢度低、耐候性差、成本较高的重要技术之一。通过物理吸附、静电吸附、化学键合等作用将有机颜料(或染料)分子与无机物(如⒌O2、Tio2、高岭土、海泡石、硅藻土等)相结合,形成新的有机-无机复合颜料[3-6],这种包核颜料的结构多数是以无机物为核心,有机颜料在表面,个别也有反之的情况。研究表明,前者颜料粒子在使用中真正起有效作用和显示颜料功能的部分是粒子的表面层,无机核为惰性载体。后者主要通过无机外层的遮光、隔热等屏蔽作用改进有机颜料性能。这种包核颜料一方面具有有机颜料的色谱齐全、色泽鲜艳等特点,另一方面也具各了无机物耐光、耐热及耐候性的优点。实际上9有机颜料工业一直在通过简单混合法添加无机填料的方式降低成本,但这种方式已经不能满足提高有机颜料耐光、耐热及耐候性的要求,因此,采用适当的有机包核颜料技术才是解决问题的关键,包核法是一种应用前景非常广泛的颜料改性方法[7]。

1 有机包核颜料制备原理

为了不影响有机颜料的色光,一般用作包核颜料的无机物通常为价格较低的白色颜料或白色的矿物微粒。根据颜料分子与无机颗粒结合原理

(1)物理吸附型是通过表面吸附作用直接将有机颜料和无机物相结合。可通过静电引力、界面反应等方法使有机颜料与无机物之间的连接更紧密。

(2)化学键合型是选择一些具有某些活性基团(如羟基、氨基等)的有机颜料分子或者通过一定方式将这些活性基团引人到有机分子上,再将无机物与这些活性基团键合,经过一系列后处理,最终将有机颜料包覆在无机分子表面(或将无机分子包覆在有机颜料分子表面)。可通过红外光谱分析来证明键合后的复合颜料中有机一无机化学键的存在。显然,这种包核颜料的微观结构是决定其包括颜料性质在内的各种物理性能的关键困素。

有机包核颜料的制各工艺主要有吸附法、球磨法、溶胶-凝胶法以及键合法。吸附法是将有机颜料(或其中间体)与无机颗粒在溶剂或分散介质中直接进行物理吸附,有机分子与无机物之间一般没有化学键的存在。球磨法是将有机颜料(或中间体)与无机颗粒在溶剂存在下进行球磨粉碎,使颜料颗粒被细化的同时吸附,再经一系列处理得到有机包核颜料。球磨可以提高颜料的分散性及表面活性,提高有机颜料和无机颗粒间的作用力,这种作用力既有物理吸附力,也包括一些化学键合力。溶胶-凝胶法是先将改性剂溶于水或有机溶剂形成均匀溶液,溶质与溶剂经水解或醇解反应得到改性剂溶胶,再将经过预处理的被包覆有机颜料颗粒与溶胶均匀混合,使有机颜料颗粒均匀分散于溶胶中,溶胶经处理转变为凝胶,最后经处理得到表面包覆有改性剂的有机颜料,实现颜料的表面包覆[9-11]。键合法是选择一些具有某些活性基团(如羟基、氨基等)的有机颜料分子或者通过一定方式将这些活性基团引人到有机分子上,再将经表面改性修饰后的无机物与这些活性基团键合,经过一系列后处理,最终得到以化学键形式结合的有机-无机复合颜料。