树脂结构特性及应用(09培训)

1、1树脂结构特性及树脂结构特性及其在有机颜料中的应用其在有机颜料中的应用(Structure Character of Resin and its Application for Organic Pigments)天津大学天津大学 周春隆周春隆2009. 10.202 内容：内容：1.1.前言前言2.2.树脂结构类型与特性树脂结构类型与特性3.3.树脂在有机颜料中的应用树脂在有机颜料中的应用 3.1 3.1 高聚合物工程材料用着色高聚合物工程材料用着色 3.2 3.2 印刷油墨连结料用印刷油墨连结料用 * * 3.3 3.3 涂料用树脂涂料用树脂 3.4 3.4 树脂作为有机颜料之载体树脂作为有

2、机颜料之载体 * * 3.5 3.5 树脂作为有机颜料之分散剂树脂作为有机颜料之分散剂 * * 3.6 3.6 树脂作为有机颜料膠囊化改性树脂作为有机颜料膠囊化改性4.4.结语结语3 聚合物树脂作用聚合物树脂作用. .有机颜料的改性有机颜料的改性( (增加或降低表面极性增加或降低表面极性) )作用作用; ;. .有机颜料的润湿有机颜料的润湿( (粒子表面吸附粒子表面吸附) )作用作用; ;. .有机颜料的预分散有机颜料的预分散( (载体载体) )作用作用; ;. .改进着色强度与光泽度改进着色强度与光泽度. .有机颜料固着或成膜作用有机颜料固着或成膜作用(Pigment Resin Color

3、ant);. .有机颜料的展色作用有机颜料的展色作用; ;. .改进有机颜料的分散体贮存稳定改进有机颜料的分散体贮存稳定( (空间或立体障碍空间或立体障碍););. .有机颜料制备物色母粒有机颜料制备物色母粒( (MB) )或色片或色片(CH,Chip). 1. 1. 前言前言 聚合物树脂在有机颜料合成、商品化、以及塑料、涂料与印刷油墨聚合物树脂在有机颜料合成、商品化、以及塑料、涂料与印刷油墨著色过程中具有十分重要的作用。著色过程中具有十分重要的作用。任何一个有机颜料的应用领域任何一个有机颜料的应用领域, ,为获为获得满意的着色效果，几乎均离不开树脂的匹配作用。得满意的着色效果，几乎均离不开树

4、脂的匹配作用。4“颜料颜料- -连结料连结料- -添加剂添加剂- -溶剂溶剂”之间的相互作用之间的相互作用 包括包括:吸附作用吸附作用(Adsorption)；稳定作用稳定作用(Stabilisation)溶剂化作用溶剂化作用(Solvation)；表面改性作用表面改性作用(Surface Modification)；结晶作用结晶作用(Crystllisation)；润湿作用润湿作用(Wetting)；胶束化作用胶束化作用(Micelltion).52.树脂结构类型与特性树脂结构类型与特性 聚合物树脂可有不同的分类方法：聚合物树脂可有不同的分类方法： 依据来源不同分类：依据来源不同分类： .

5、.天然树脂；松香酸树脂；达马树脂天然树脂；松香酸树脂；达马树脂; ; . .天然加工、改性树脂天然加工、改性树脂: : 聚合松香树脂、石灰聚合松香树脂、石灰松香树脂、岐化松香树脂、氢化松香树脂、硝化纤松香树脂、岐化松香树脂、氢化松香树脂、硝化纤维树脂等；维树脂等； . .合成树脂合成树脂: : 酚醛树脂、醇酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸树脂等。聚酰胺树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸树脂等。依据树脂加工性能分类依据树脂加工性能分类 . .热塑性树脂热塑性树脂 . .热固性树脂热固性树脂6依据化学结构分类依据化学结构分类 . 酚醛树脂酚醛树脂 (PF,

6、Phenolic Resin); 醇酸树脂醇酸树脂(Alkyd Resin). 环氧树脂环氧树脂 (Epoxy Resin). 聚酰胺树脂聚酰胺树脂 (PA, Polyamide Resin). 三聚氰胺树脂三聚氰胺树脂 (Melamine Resin). 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯 (PMMA, Poly methyl methacrylate ).聚乙烯聚乙烯 (HDPE ; LDPE Low- density Polyethylene). 聚苯乙烯聚苯乙烯 (PS, Polystyrene). 聚氮聚乙烯聚氮聚乙烯 (PVC, Polyvinyl chloride). 聚丙烯聚丙烯 (

7、PP, Polypropylene).丙烯腈丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯共聚物苯乙烯共聚物(ABS, Acrylonitrite-Butatiene-Styrene) 依据树脂应用特性分类依据树脂应用特性分类: : . .工程材料用工程材料用 . .印刷油墨用印刷油墨用 . .涂料用涂料用 . .栽体树脂用栽体树脂用 . .助剂用助剂用( (润湿剂、流平剂等润湿剂、流平剂等) ) . .分散剂用分散剂用. .73.树脂在有机颜料中的应用树脂在有机颜料中的应用 3.13.1高聚合物工程材料用着色高聚合物工程材料用着色 合成树脂、塑料为人们提供各种合成纤维、轻合成树脂、塑料为人们提供各种合成纤维、

8、轻工业产品及特殊功能的材料，对其着色剂不仅需求工业产品及特殊功能的材料，对其着色剂不仅需求量逐年增加，而且依据不同着色对象的特性、着色量逐年增加，而且依据不同着色对象的特性、着色工艺、加工条件，对作为着色剂的包括：有机颜料工艺、加工条件，对作为着色剂的包括：有机颜料, , 颜料制备物颜料制备物, , 溶剂染料或称可溶性染料及无机颜料溶剂染料或称可溶性染料及无机颜料等等, , 提出更新更高的要求；着色剂的内在质量及结提出更新更高的要求；着色剂的内在质量及结构特性将是直接影响树脂、塑料、合成纤维制品外构特性将是直接影响树脂、塑料、合成纤维制品外观、应用性能观、应用性能( (如耐候性、强度等如耐候性

9、、强度等) )重要因素之重要因素之。 合成树脂品种繁多，如按树脂可塑性不同可分合成树脂品种繁多，如按树脂可塑性不同可分为两大类别，即，依据加热条件下加工特性与机械为两大类别，即，依据加热条件下加工特性与机械强度不同适用于各种不同领域。强度不同适用于各种不同领域。8 热硬化树脂热硬化树脂热塑性树脂热塑性树脂非晶型树脂非晶型树脂结晶型树脂结晶型树脂环氧树脂环氧树脂EP聚氯乙烯聚氯乙烯PVC高密度聚乙烯高密度聚乙烯HDPE三聚氰胺树三聚氰胺树脂脂MF聚乙烯乙酸乙酯聚乙烯乙酸乙酯PVAC低密度聚乙烯低密度聚乙烯LDPE苯酚甲醛树苯酚甲醛树脂脂PF聚乙烯醇聚乙烯醇PVAL聚丙烯聚丙烯PP氨基甲酸酯氨基甲

10、酸酯PUM聚乙烯醇缩丁醛聚乙烯醇缩丁醛PVB聚酰胺聚酰胺PA脲醛树脂脲醛树脂UF聚苯乙烯聚苯乙烯PS聚碳酸酯聚碳酸酯PC不饱和聚酯不饱和聚酯UP聚氨基丙烯酸甲酯聚氨基丙烯酸甲酯PMMA聚甲醛聚甲醛POM聚苯醚聚苯醚PPO聚偏二氯乙烯聚偏二氯乙烯PVDC聚氨基甲酸酯聚氨基甲酸酯PUR对苯二甲酸乙二对苯二甲酸乙二醇酯醇酯PET聚四氟乙烯聚四氟乙烯PTFE热硬化树脂及热塑性树脂热硬化树脂及热塑性树脂9树脂塑料加工成型温度树脂塑料加工成型温度及对着色颜料的要求及对着色颜料的要求 树脂类型树脂类型加工成型温度加工成型温度, ,o oC C对着色剂性能的要求对着色剂性能的要求聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)150

11、-200150-200耐热优异，分散性好耐热优异，分散性好, , 不含水不含水高密度聚乙烯高密度聚乙烯(HDPE)150-220150-220耐热稳定性高，不迁移耐热稳定性高，不迁移低密度聚乙烯低密度聚乙烯(LDPE)160-230160-230坚牢度优良，不迁移坚牢度优良，不迁移聚苯乙烯聚苯乙烯(PS)180-240180-240坚牢，溶解性好坚牢，溶解性好聚氯乙烯聚氯乙烯(PVC)180-250180-250分散性好，坚牢，耐酸性好分散性好，坚牢，耐酸性好聚甲基丙烯聚甲基丙烯(PMMA)酸酯酸酯200-230200-230坚牢，耐热，不迁耐坚牢，耐热，不迁耐聚氨酯聚氨酯(PU)210-27

12、0210-270耐光，耐酸，耐还原作用耐光，耐酸，耐还原作用丙烯腈丙烯腈-丁二烯丁二烯-苯乙烯苯乙烯(ABS)230-310230-310耐热优异，分散性好耐热优异，分散性好聚酰胺聚酰胺(Nylon)270-290270-290耐热耐热, ,不含水，分散性好不含水，分散性好聚酯聚酯(PET)270-290270-290耐热优异，不迁移，不显酸碱性耐热优异，不迁移，不显酸碱性10塑料着色有机颜料具备的要求塑料着色有机颜料具备的要求 (1). 优良的优良的耐热稳定性能耐热稳定性能是作为塑料着色剂的重要指标，着色剂是作为塑料着色剂的重要指标，着色剂 耐热稳定性良，防止受热时导致颜色改变。耐热稳定性良

13、，防止受热时导致颜色改变。 (2) .优异的耐迁移性能，耐迁移性能表现为四种形式：优异的耐迁移性能，耐迁移性能表现为四种形式： a. 渗色特性渗色特性(Bleeding)：与其他物体相接触时：与其他物体相接触时, 着色剂着色剂 从着色的塑料迁移从着色的塑料迁移 到与其相接触的另一物体上到与其相接触的另一物体上; b. 喷霜特性喷霜特性(Crocking or Blooming)：是着色剂从被着：是着色剂从被着 色的树脂中迁移到色的树脂中迁移到 塑料表面，且迁移的颜料可以擦掉塑料表面，且迁移的颜料可以擦掉; c. 铜光或金属光泽铜光或金属光泽(Bronzing)：伴随着喷霜现象，在塑料表：伴随着

14、喷霜现象，在塑料表 面呈现出较金属光泽面呈现出较金属光泽; d. 板面析出板面析出(Plate-Out)：,由于各种添加剂与母体树脂之间缺少由于各种添加剂与母体树脂之间缺少 必要匹配性，颜料着色剂与其各种添加剂一起携带出，沉积必要匹配性，颜料着色剂与其各种添加剂一起携带出，沉积 在轧辊表面在轧辊表面,发生这种污板现象。发生这种污板现象。 11塑料着色有机颜料具备的要求塑料着色有机颜料具备的要求 (3). (3).与树脂具有良好相容性与易分散性能，不与塑料组分发生反与树脂具有良好相容性与易分散性能，不与塑料组分发生反应或被塑料中残余催化剂、助剂所分解应或被塑料中残余催化剂、助剂所分解, ,影响着

15、色制品质量；粒径影响着色制品质量；粒径细微、分布集中，鲜艳度、光泽度、透明性，不形成斑点或条痕。细微、分布集中，鲜艳度、光泽度、透明性，不形成斑点或条痕。 (4).(4).户外使用的塑料制品着色用的有机颜料更应具有优良耐光、户外使用的塑料制品着色用的有机颜料更应具有优良耐光、耐气候坚牢度。耐气候坚牢度。 (5).(5).电缆材料及其某些工程材料的着色树脂，其中用于电讯材料电缆材料及其某些工程材料的着色树脂，其中用于电讯材料聚乙烯的着色剂聚乙烯的着色剂, , 应保证颜料中水洗彻底，不含电解质杂质，具有应保证颜料中水洗彻底，不含电解质杂质，具有规定的阻抗值。规定的阻抗值。 (6).(6).食品包装

16、以及玩具用着色塑料，应限制其中重金属含量食品包装以及玩具用着色塑料，应限制其中重金属含量. . (7). 在聚烯烃注塑中在聚烯烃注塑中(聚乙烯聚乙烯: 高密度聚乙烯高密度聚乙烯HDPE, 低密度聚乙烯低密度聚乙烯LDPE)，聚丙烯，聚丙烯(PP)中不发生明显的的成型收缩中不发生明显的的成型收缩(Mold shrinkage)与与扭变扭变(Distortion, Low Warp)作用或良好尺寸稳定性能。作用或良好尺寸稳定性能。123.2 3.2 印刷油墨连结料用印刷油墨连结料用 在印刷油墨制备过程中在印刷油墨制备过程中, , 必须选择特定性能之树脂作必须选择特定性能之树脂作为连结料，与有机颜料

17、充分混合、分散，制备出具有一为连结料，与有机颜料充分混合、分散，制备出具有一定粘度、流动性与附着力的印墨产品。树脂具有在油料定粘度、流动性与附着力的印墨产品。树脂具有在油料中溶胀、粘度适中。中溶胀、粘度适中。 印刷油墨对其树脂之要求可概括如下：印刷油墨对其树脂之要求可概括如下： a.a.与连结料植物油具有优良的相容性或油溶性与连结料植物油具有优良的相容性或油溶性, ,引引 入亲油性基团。树脂的分子量不应过高，显示一入亲油性基团。树脂的分子量不应过高，显示一 定的流动性，与粘度。定的流动性，与粘度。 b.b.具有特定的软化点，良好的成膜性与附着强度。具有特定的软化点，良好的成膜性与附着强度。 c

18、.c.与着色剂有机颜料有良好的润湿性与匹配性。与着色剂有机颜料有良好的润湿性与匹配性。 13. .松香树脂与松香改性树脂松香树脂与松香改性树脂( (Rosin modified resin) ) 松香树脂与松香改性树脂松香树脂与松香改性树脂( (Rosin modified resin) ) 松香树脂松香树脂(Abietate)主要成份为松香酸主要成份为松香酸(Abietic Acid, Rosin)。分子式为。分子式为C19H29COOH，由它可制备数种重要，由它可制备数种重要的衍生们的衍生们,诸如诸如: 二聚松香二聚松香(Dimer Rosin), 氢化松香氢化松香(Hydroabieti

19、c Rosin), 岐化松香岐化松香, 松香胺松香胺(Abietylamine); 皂化松香等皂化松香等.14松香衍生物应用特性松香衍生物应用特性松香衍生物松香衍生物软化点软化点应用特性应用特性松香酸松香酸70-80oC熔点熔点120-135120-135 o oC, C, 闪点闪点187187o oC,C,酸值酸值155-175 mg KOH/g, 155-175 mg KOH/g, 碘值碘值80-220; 80-220; 价格低廉，含有两个双键，空气中价格低廉，含有两个双键，空气中易氧化变色易氧化变色氢化松香氢化松香 76oC由松香中枞树型树脂酸压力下催化加氢之产物，含由松香中枞树型树脂酸

20、压力下催化加氢之产物，含75%75%二氢化松香，皂化值二氢化松香，皂化值167 mg KOH/g167 mg KOH/g，颜色浅，颜色浅，耐氧化、脆性小，耐光性良好耐氧化、脆性小，耐光性良好, ,不易氧化变色不易氧化变色岐化松香岐化松香亦称脱氢松香，形成一个稳定的芳环与一个环己烷抗亦称脱氢松香，形成一个稳定的芳环与一个环己烷抗氧化性提高适用于高档印刷油墨氧化性提高适用于高档印刷油墨松香胺松香胺b.p.187-211oC,闪点闪点8080o oC, C, 由羧酸基转变为松香腈，再氢化得到氨由羧酸基转变为松香腈，再氢化得到氨基，呈弱碱性，可溶于酸中，可通过氨基与磺酰基，呈弱碱性，可溶于酸中，可通过

21、氨基与磺酰氯、羧酰氯反应氯、羧酰氯反应, ,制备改性分散剂。制备改性分散剂。二聚松香二聚松香110-120oC是轻氢化、聚合而得是轻氢化、聚合而得, ,分子量加大，含二聚体分子量加大，含二聚体20-50%20-50%酸值酸值145 mg KOH/g,145 mg KOH/g,光泽好光泽好, , 高软化点与抗氧化性，高软化点与抗氧化性，用于印墨中附着力优良。用于印墨中附着力优良。15松香树脂与松香改性树脂松香树脂与松香改性树脂 H3CH3CCOOHHCCH3CH3H3CH3CCOOHHCCH3CH3H3CH3CCOOHHCCH3CH3H3CH3CCH2NH2HCCH3CH3H3CH3CCOOHH

22、CCH3CH3CHCH3H3CH3CCOOHCH3H3CH3CCOOHHCCH3CH3CHCHCOOHCOOH松 香 酸四 氢 化 松 香岐 化 松 香松 香 胺顺 丁 烯 二 酸 酐 加 成 物二 聚 松 香16 以松香酸为原料可以实施改性，主要是与多以松香酸为原料可以实施改性，主要是与多 元醇，如元醇，如丙三醇、丙三醇、季戊四醇季戊四醇( (Pentaerythirtol)，加热至，加热至270-270-280280o oC C，进行酯化脱水反应或，进行酯化脱水反应或与与 顺丁烯二酸酐进行顺丁烯二酸酐进行1,4-1,4-加加成反应成反应, ,制备松香改性树脂制备松香改性树脂 : CH3H3

23、CCOOHCHCH3CH3(C19H29COOH)C OOCH2CHCH2OC19H29C OOC19H29CC19H29O甘 油 （ 丙 三 醇 ）季 戊 四 醇CC OOC19H29CH2COOC19H29H2CCOOC19H29H2CCOOC19H29H2C17.干性醇酸树脂与不干性醇酸树脂干性醇酸树脂与不干性醇酸树脂 由饱和度不同的脂肪酸制备的醇酸树脂由饱和度不同的脂肪酸制备的醇酸树脂, , 其其干燥干燥特性特性可分为干性醇酸树脂与不干性醇酸树脂；可分为干性醇酸树脂与不干性醇酸树脂；特性特性干性油干性油半干性油半干性油不干性油不干性油饱和度饱和度含双键含双键6 6个以上个以上含双键含双

24、键4-64-6个个含双键含双键 4 140 140100-140100-140 100 90o湿润湿润( (亲水性亲水性):):润湿角或接触角润湿角或接触角 90 90o o有机颜料粉有机颜料粉末压片表面末压片表面水滴润湿角或接触角( )润湿角或接触角( )水滴有机颜料粉有机颜料粉末压片表面末压片表面77接触角或润湿角的测量接触角或润湿角的测量 德国德国KRUSS光学接触角测量仪光学接触角测量仪 DSA100 78添加聚丙烯酸鈉表面改性銅酞菁添加聚丙烯酸鈉表面改性銅酞菁 以不同分子量的以不同分子量的聚丙烯酸鈉聚丙烯酸鈉(PAS)對銅酞菁對銅酞菁(CuPc)進行進行改性，不同改性，不同PAS添加量包膜處理後添加量包膜處理後,其其接觸角可以降低，接觸角可以降低，表明極性增加表明極性增加, 即增加銅酞菁顏料的親水性，且以分子量即增加銅酞菁顏料的親水性，且以分子量較低的聚丙烯酸鈉更為明顯較低的聚丙烯酸鈉更為明顯, 如表如表:不同分子量不同分子量PASPAS添加量添加量; wt% 接觸角接觸角(),),度度0.0