CN109679375B - 一种水性墨用预分散颜料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性墨用预分散颜料的制备方法，在于预分散颜料的制备在颜料偶合反应完毕后的颜料液中进行；将合成后的偶氮颜料浆液，在搅拌下，加入脂肪酸，调整浆液pH值至碱性，加入丙烯酸树脂液，调整pH值至酸性，搅拌形成沙豆状预分散颜料。所用的脂肪酸选用碳链上碳原子数为12‑18的脂肪酸。所用的丙烯酸树脂可选用Joncryl 678树脂、Soluryl 120树脂。所得产品为沙豆状颗粒物，易于过滤，易于水洗，它具有制造过程中节约水洗用水量，节约水洗时间及能耗；使用过程中无粉尘污染，研磨能耗低等优点；所得到的颜料用于水性墨，产品着色力高，透明度好，易分散。

Description

一种水性墨用预分散颜料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性墨用预分散颜料的制备方法，具体涉及水性墨用偶氮类有机颜料，如C.I.颜料红31，C.I.颜料红48:3，C.I.颜料红49:1，C.I.颜料红53:1，C.I.颜料红57:1，C.I.颜料红146，C.I.颜料黄12，C.I.颜料黄13，C.I.颜料黄14，C.I.颜料黄74，C.I.颜料黄83，C.I.颜料橙13，C.I.颜料橙34等预分散颜料的制备方法。

背景技术

有机颜料主要应用于油墨、塑料及涂料等行业领域，其中用于油墨行业的有机颜料占有机颜料总量的31％以上，且油墨用有机颜料以偶氮类有机颜料为主，用于水性墨中的偶氮类有机颜料主要有C.I.颜料红31，C.I.颜料红48:3，C.I.颜料红49:1，C.I.颜料红53:1，C.I.颜料红57:1，C.I.颜料红146，C.I.颜料黄12，C.I.颜料黄13，C.I.颜料黄14，C.I.颜料黄74，C.I.颜料黄83，C.I.颜料橙13，C.I.颜料橙34等。

合成上述有机颜料主要通过重氮化、偶合反应来制备。偶氮有机颜料的合成主要以水为反应介质，主要制备过程是：先将重氮组分在酸性水介质中，低温下进行重氮化反应，制备重氮盐；同时将偶合组分在碱性水介质中溶解，部分品种需要再酸析为细颗粒。而后将重氮盐与偶合组分混合进行偶合反应。经重氮化偶合生成的偶氮颜料在水介质中溶解度很小，颗粒粒径也很小，不易过滤，需要通过压滤技术从水相分离有机颜料，得到颜料滤饼。由于水介质中含有较多的无机盐，所以对颜料滤饼要用大量水洗涤，去掉无机盐。去掉无机盐的颜料滤饼含有较多的水分，水分约占65％以上，需要进一步长时间高温干燥除水，才能够得到干品颜料。由于干燥除水，微细的颜料滤饼收缩，得到的干品颜料为大块儿状，需要进一步再粉碎处理，得到细粉级颜料。

溶剂型油墨的制造及使用原理是先将所用树脂溶于溶剂再将颜料分散于其中，制成液体油墨，印刷后由于暴露在空气中，油墨中的溶剂迅速挥发，将树脂及颜料留在印刷基材上形成印迹。溶剂型油墨有苯类与非苯类之分，苯类油墨正被逐步淘汰。溶剂型凹印油墨使用的各类溶剂均可形成有毒、有害的排放气体。凹印油墨常用树脂一般有聚酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、氯化聚丙烯、聚酯等。不同树脂对溶剂的释放性不同，有些树脂对溶剂的释放性差，但印刷适性好，价格又比较便宜，往往成为主流产品。

水性油墨相对溶剂型油墨而言，最重要的优势即在于其环保性,极大地减少了VOC的排放量，从而减弱对人体的伤害。水性油墨具有不燃、不爆、无毒、无刺激味道，墨性稳定，印刷成本低，耐水性强，不会对印刷基材产生腐蚀，较易清洗印刷设备等优点。但是水性油墨通常用颜料干粉的制备过程还存在诸多缺点。

从环保、卫生健康以及节能降耗方面考虑，希望能够通过新的制备技术来解决或改进以下问题：

①水洗时间过长，耗水量过大，产生废水过多的问题；

②颜料干燥过程中过度聚集及能耗过高耗时过长的问题；

③颜料粉碎及应用过程中的粉尘污染严重及研磨耗能过高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种水性墨用预分散颜料的制备方法，所制备的预分散颜料制备物应用于水性墨中，着色强度高，透明度高，分散性好(在水性墨中具有较低的粘度)。制备的预分散颜料不用烘干，粉碎工艺，因而没有粉尘污染，简化工艺步骤。水洗方便，大大减少用水量，缩短水洗时间，提高颜料生产和应用过程的整洁程度，减少从有机颜料生产到水性墨生产的周期和成本。

本发明所采用的技术方案如下：

一种水性墨用预分散颜料的制备方法，在于预分散颜料的制备在颜料偶合反应完毕后的颜料液中进行；将合成后的偶氮颜料浆液，在搅拌下，加入脂肪酸，调整浆液pH值至碱性，加入丙烯酸树脂液，调整pH值至酸性，搅拌形成沙豆状预分散颜料。

所用的脂肪酸选用碳链上碳原子数为12-18的脂肪酸。所用的脂肪酸优先选用油酸。

优选添加油酸前的温度是90℃；添加油酸的重量是预分散颜料重量的10-15％。

所用的丙烯酸树脂可选用Joncryl 678树脂(巴斯夫公司生产)、Soluryl 120树脂(韩华化学公司生产)中的一种。

添加Joncryl 678树脂或Soluryl 120树脂液前调整pH＝8.5-9.0，保持温度90℃；添加丙烯酸树脂的重量是预分散颜料重量的25-35％；添加丙烯酸树脂液后用稀盐酸调整pH＝4.5-5.0。

所用的丙烯酸树脂液是将水，加入氢氧化钠，Joncryl 678树脂或Soluryl 120树脂，升温至沸，搅拌至全溶制得；添加的水、氢氧化钠、Joncryl 678树脂或Soluryl 120树脂的重量比为：6-12：0.16-0.2：1。

所述水性墨用预分散颜料所合成的颜料包含C.I.颜料红31，C.I.颜料红48:3，C.I.颜料红49:1，C.I.颜料红53:1，C.I.颜料红57:1，C.I.颜料红146，C.I.颜料黄12，C.I.颜料黄13，C.I.颜料黄14，C.I.颜料黄74，C.I.颜料黄83，C.I.颜料橙13，C.I.颜料橙34的偶氮类有机颜料。

具体说明如下：

将重氮盐与偶合物偶合反应结束后的有机颜料的水相悬浮液升温至90℃，在搅拌下加入脂肪酸，搅拌混合，用10％的氢氧化钠溶液调pH＝8.5-9.0，加入丙烯酸树脂液，搅拌充分混合，加入稀盐酸至pH＝4.0-5.0，继续搅拌到有沙粒状物质生成；停止搅拌，颜料与水分层，降温至50℃以下，过滤，水洗至电导率200μs/cm以下。

添加脂肪酸以保证颜料在丙烯酸树脂析出时能均匀吸附分布在树脂的表面，从而阻止微细颜料颗粒的聚集，使颜料最终为颗粒状物，易于过滤，同时颜料表面吸附水分大大减少。

本发明的有益效果为：制备了一种水性墨用预分散颜料，所得产品为沙豆状颗粒物，易于过滤，易于水洗，减压抽滤后颜料滤饼含固量可达70％以上，它具有制造过程中节约水洗用水量，节约水洗时间及能耗；使用过程中无粉尘污染，研磨能耗低等优点；所得到的颜料用于水性墨，产品着色力高，透明度好，易分散。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例1

水性墨用预分散颜料黄14的制备

(1)重氮液的制备：

100mL水中，加入16.0g盐酸(30％)、13.5g 3,3′-二氯联苯胺(74％)，室温搅拌30分钟，加冰降温至0℃，将亚硝酸钠5.8g与13.5g水搅拌溶解后，在3-5min内加入3,3′-二氯联苯胺的浆料中，淀粉碘化钾试纸显示蓝色，0-3℃下搅拌1小时，加入氨基磺酸去除多余亚硝酸根离子，过滤后制得重氮液备用。

(2)偶合液的制备

在偶合反应釜中，将3.65g氢氧化钠(96％)、15.6g邻甲基乙酰基乙酰苯胺加入150mL水中，搅拌1h使溶解清澈，调整温度15℃，备用。

(3)酸析

将7.2g醋酸(80％)混合并加水稀释至25ml，20min内匀速加入偶合组分液中，酸析完毕pH＝6.0保持温度15℃。

(4)偶合反应

将重氮液从液面下滴加到偶合液中，偶合温度为15℃，偶合时间为60min，控制重氮组分不过量，用10％的氢氧化钠溶液控制pH＝4.5，偶合完毕搅拌15min，待用。

(5)树脂液配制

加水120ml，加入2.96g氢氧化钠(96％)，16.29g Joncryl 678树脂，升温至沸，搅拌至全溶。

(6)后处理

升温90℃，加入4.65g油酸，用10％的氢氧化钠溶液调pH＝8.5，加入树脂液，维持pH＝8.5，t＝90℃，加入13.2g盐酸，继续搅拌到沙粒产生，停搅拌，水与颜料分离约需1分钟，降40-50℃，pH＝4.5，过滤，水洗至电导率200μs/cm以下水洗得到产品；进行水性墨检测，测试结果如表1所示。

实施例2

对比例：重氮盐的制备、偶合液的制备、酸析与后处理同实施例1，合成完后即过滤，水洗，75℃干燥。但过程中不加入油酸及树脂。进行水性墨检测，测试结果如表1。

实施例3

水性墨用预分散颜料橙13的制备

(1)重氮液的制备：

100mL水中加入15.6g盐酸(30％)、13.5g 3,3′-二氯联苯胺(74％)，在室温下搅拌60min，加冰降温至0℃，快速加入5.9g亚硝酸钠(预先配制成30％浓度)，在0-5℃进行重氮化反应，碘化钾淀粉试纸变蓝，搅拌60min，加入氨基磺酸去除多余亚硝酸根离子，过滤后制得重氮液备用。

(2)偶合液的制备

100mL水中加入3.5g氢氧化钠(96％)和15g 1-苯基-3-甲基-5-吡唑酮，搅拌溶清后加入0.3g红油，偶合前降至18-20℃。

(3)偶合反应

将偶合液于30分钟加入重氮液内，进行偶合反应。终点：pH＝1.0-1.5，温度8-10℃，偶合组分微过量。

(4)树脂液配制

加水80mL，加入2.67g氢氧化钠(96％)，13.33g Soluryl 120树脂，升温至沸，搅拌至全溶。

(5)后处理

搅拌30min加入5g醋酸钠，继续搅拌30分钟，升温到90℃，保温20分钟，加入5.7g油酸，加液碱调pH＝8.8，保5分钟，加入预先溶解好的Soluryl 120树脂液，维持pH＝8.8，搅拌10min后，降低搅拌速度，加入稀盐酸调pH＝4.6，加水降至50℃以下，过滤、水洗得到产品；进行水性墨检测，测试结果如表1。

实施例4

对比例：重氮盐的制备、偶合液的制备、酸析与后处理同实施例3，合成完后即压滤，水洗，干燥。但过程中不加入油酸及树脂。进行水性墨检测，测试结果如表1。

实施例5

水性墨用预分散颜料红31的制备

(1)重氮液的制备：

水100mL，加入10g红色基KD，搅拌15min，加入盐酸7.4g，继续搅拌30min，再加入盐酸7.4g，加入冰降温至0-5℃，加入亚硝酸钠3.0g，搅拌反应60min，加入适量氨基磺酸去除多余亚硝酸根离子，得到重氮液。

(2)偶合液的制备

水125mL，加入氢氧化钠4.2g，红油0.4g，加热到90℃，加入色酚AS-BS 12.5g。85-90℃搅拌15min。溶解透明，降温至40-45℃，搅拌10min，得到偶合液。

(3)偶合反应

将醋酸钠12.6g加入到将重氮组分中，搅拌3min，将偶合组分20min匀速加入到重氮组分中，终点pH＝10，搅拌5min，加入盐酸调整pH＝4，搅拌60min，加热到90-95℃，搅拌保温60min。

(4)树脂液配制

加水110mL，加入1.47g氢氧化钠(96％)，9.17g Joncryl 678树脂，升温至沸，搅拌至全溶。

(5)后处理

搅拌30分钟，升温到90℃，加入油酸5.63g，调整pH＝9.0，加入预先溶解好树脂液，，调整pH＝9.0，加入盐酸调整pH＝5.0，调低转速，降温至40-50℃。继续搅拌0.5-3h，料液中出现微细颗粒状产物。过滤，不断用去离子水进行漂洗，最终漂洗至电导率200μs/cm。进行水性墨检测，测试结果如表1。

实施例6

对比例：重氮盐的制备、偶合液的制备、酸析与后处理同实施例3，合成完后即压滤，水洗，干燥。但过程中不加入油酸及树脂。进行水性墨检测，测试结果如表1。

实验结果：实施例和对比实施例得到的产品进行水性墨检测，颜料13％，丙烯酸树脂总量13％，水74％。以上实施例测试结果如表1所示。

表1实验结果汇总表

从表1中可见，该预分散颜料的制备方法，可减少水洗时间，节约用水，减少废水排放；不用干燥，节约能耗；无粉尘污染；颜料的着色强度及透明度提高，在水性墨体系应用中降低了体系的粘度。

本发明公开和提出的一种水性墨用预分散颜料的制备方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (5)

1.一种水性墨用预分散颜料的制备方法，其特征在于预分散颜料的制备在颜料偶合反应完毕后的颜料液中进行；将合成后的偶氮颜料浆液，在搅拌下，加入脂肪酸，调整浆液pH值至碱性，加入丙烯酸树脂液，调整pH值至酸性，搅拌形成沙豆状预分散颜料；

所用的脂肪酸选用碳链上碳原子数为12-18的脂肪酸；所用的丙烯酸树脂为Joncryl678树脂或Soluryl 120树脂；

添加Joncryl 678树脂或Soluryl 120树脂前调整pH＝8.5-9.0，保持温度90℃；添加Joncryl 678树脂或Soluryl 120树脂的重量是预分散颜料重量的25-35％；添加Joncryl678树脂或Soluryl 120树脂液后用稀盐酸调整pH＝4.5-5.0。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于添加油酸前的温度是90℃；添加油酸的重量是预分散颜料重量的10-15％。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所用的丙烯酸树脂液是将水、加入氢氧化钠、Joncryl 678树脂或Soluryl 120树脂的重量比是6-12：0.16-0.2：1，升温至沸，搅拌至全溶后制得。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于水性墨用预分散颜料所合成的颜料包含C.I.颜料红31，C.I.颜料红48:3，C.I.颜料红49:1，C.I.颜料红53:1，C.I.颜料红57:1，C.I.颜料红146，C.I.颜料黄12，C.I.颜料黄13，C.I.颜料黄14，C.I.颜料黄74，C.I.颜料黄83，C.I.颜料橙13，C.I.颜料橙34的偶氮类有机颜料。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所用的脂肪酸选用油酸。