PVP
在颜料、涂料中的应用
一． PVP在有机颜料制备中的应用
颜料的表面处理是颜料化的一种方法，化学合成所得到的有机颜料粒子具有较大的表面能，比表面为8～ 100m2 /g。颜料成品若作机械粉碎后其粒径只能达到70～100μ，不能直接使用。因此人们对具有良好分散性能的粒子表面处理技术发生浓厚兴趣。因为表面处理可以改变颜料的某些性能。如：热稳定性能、抗强溶解性能、分散性能、颜色保留性能、化学惰性和光固性能等。
由于PVP具有良好的成膜性，溶于水，不溶于某些有机介质，且成膜透明，不影响本色，并能提高颜料的光泽和分散性，它常被用作有机偶氮颜料的表面包覆剂。用于包壳的PVP聚合物的分子量Mw须大于300,000，其厚度一般在0.001～1.6μ，颜料粒径约0.1～10μ，每100份颜料需用5～100份聚合物，一般情况下聚合物占颜料核重量的20～50％。也可使用NVP与少量乙烯类不饱和化合物共聚，特别是丙烯酸酯类，如：丙烯酸硬脂酸酯，丙烯酸的羟基取代烷基酯等共聚物作包覆剂。
被包覆后的有机颜料具有以下优点：
a) 由于涂层不溶于有机介质，因而在使用时不会产生色料扩散现象。
b) 颜料表面涂上一层高分子聚合物后，隔断了有机颜料偶氮基团与外部介质的接触，从而阻止了有紫外光引发的偶氮基团与外部介质之间的光化还原反应，大大提高了耐光牢度。
c) 增加漆膜光泽，避免粗糙裂纹。
d) 易于粉碎，提高着色能力。
我们选择了耐晒黄 10G (滤饼)为原料，用PVP K90进行处理。经混合，研磨、喷雾干燥后，对所得样品进行测试，结果见表46。
表46 耐晒黄 10G 表面处理试验结果
从上述试验结果可见，当颜料与PVP K90的重量比为10：1时，表面处理的颜料具有优良的着色力和光泽。
经PVP包壳的有机颜料，可用于：(1) 防护性和装饰性涂料中，如：真漆、清漆、油漆等。(2) 水溶液分散体系。(3) 乳胶体。(4) 印刷墨水、织物着色和塑料上色等。
当色料加入到涂料和颜料的基料中后，由于基料会消耗一部分分散剂和表面活性剂，这种作用一直要到建立平衡为止。当涂料、颜料中有足够的分散剂和表面活性剂时，则可得到颜色稳定、均匀的涂层；当分散剂和表面活性剂用量不够时，由色料、TiO2填充剂组成的颜料体系或者絮凝、或者聚结，使着色力降低，造成粘度上升，颜料结块。通常的解决方法是加入非离子表面活性剂，但是这带来更严重的泡沫问题。因此，如何提高涂料和颜料的分散稳定性而又不降低其着色力是评价分散剂的重要标准之一，也是国内涂料和颜料工业中一直在努力解决的问题。在武汉美术颜料厂的湖蓝色颜料制备中应用PVP K30取得良好的结果，当在颜料配方中加入0.20/0左右的PVP K30后，与不加PVP的配方相比，其着色力提高了205/0，结果如表47：
表47 PVP K30应用于颜料的试验
PVP对炭黑、酞菁颜料、钛白粉等具有优异的分散作用。例如，用炭黑与PVP制得的分散体不易在球磨时发生凝胶化现象，易于过滤。粒子细，粘度低，储存稳定；解决了炭黑色浆易絮凝，沉淀，结块等难题。在该分散体存在下进行聚酯反应，所得聚酯可作为多层照相胶片的基质，拉伸成膜后，光学密度超过12，无透光针眼存在。由酞菁蓝或钛白粉与乙酰丁酸纤维素、PVP捏和、粉碎制成的颜料分散体稳定，用于聚氨酯溶液的着色时，不絮凝，不泛色，适宜用于织物处理。
由炭黑、蓝颜料、PVP、阳离子皂制得的颜料分散体其色泽、色强度、色深度好且稳定，由于PVP的存在而防止了蓝颜料因溶剂作用而泛色；易于在糊、油墨、树脂中分散，适宜于无蜡复写纸、打字色带、印刷油墨及合成树脂(如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯)的着色。
发光颜料如氧氯化铋、鱼鸟嘌呤、着色云母片、柏林蓝等在溶剂中用PVP进行包覆，干燥后可得粉状颜料，分散性能及光泽好，使用方便。
针对炭黑水性体系，考察了20种商品分散剂对炭黑的湿润效果、分散能力和协同作用。筛选出以PVP为主要成分的三组份复合分散剂PCM。用该PCM分散剂分散炭黑所制得的色浆经Coulter计数器测定，粒度分布已接近瑞士SANDOS公司用于长丝染色的黑色浆样品，如表48所示。且该色浆具有良好的储存稳定性，如表49中样品1，储存半年后，体系粘度只略有增加。 (见表49)
表48 炭黑分散体粒度分布
表49存放时间对色浆粘度的影响
与商品分散剂相比，PCM对于提高炭黑研磨效果，增加色浆中炭黑含量，提高色浆的流动性确有很好效果(见表50)。
表50 PCM与商品分散剂效果比较.
在保持研磨时有很好流动性的前提下(即1级)，炭黑的含量可以提高约78%，这对增加设备的生产能力，节省动力是有明显效果。
化纤原液着色是将着色剂与粘胶原液均匀混合后进行纺丝的一种新工艺，用炭黑作为颜料的黑色粘胶长丝原液着色剂，由于其分散稳定性差，在粘胶原液中易絮凝而堵塞喷头，造成断头，可纺性差且成品丝色光不佳。因此，虽然国内有数家厂引进了纺前注入设备，但尚无一家能正常生产黑色着色丝。经测试证明用‘PCM制得的炭黑色浆分散性能好，粘度低，储存稳定。在保定化纤厂进行了自制黑色色浆样品的原液着色可纺性评估试验。试验结果表明，含PVP的1号和3号样品比不含PCM的2号样品前部断头率有很大降低，说明PVP对炭黑色浆的分散有明显作用，已基本接近瑞士汽巴一加基的黑色浆样品的可纺性水平。含有PVP的色浆所纺得的成品丝色光泽有较大提高。
二. PVP在水性涂料中的应用
在含颜料的乳液涂料和水溶性树脂涂料等水性涂料中，由于颜料的分散性差和储存时的凝聚沉淀而使得着色效果降低，出现浮色，光泽差等不良现象。为此需要合适的分散剂，然而，一般的低分子量表面活性剂成膜性差，流变性能不稳定，而且对所采用的粘结料限制很大。高分子分散剂具有稳定性高，流变性能好，在颜料表面吸附性能好，提高着色力及改进光泽等优点，是颜料分散剂发展的方向。
日本 认为，采用(1)合成或天然饱和脂肪酸改性丙烯酸酯，(2)NVP，(3)α,β-乙烯基不饱和酸等，按一定比例合成的分散剂，既能使颜料良好分散，还具有良好的成膜性，可改进水性涂料的使用性能，适合于许多有机、无机颜料及水性树脂。
在苯乙烯、甲基丙烯酸酯为主体的乳液涂料中，由于乳液粘度很低，以往采用水溶性高分子添加法、溶剂添加法、碱性增稠法、蒸发浓缩等方法增稠。其 缺点，就是乳胶粘度较难控制，随时间而变化，且涂层抗水性降低。如用聚乙烯醇作为增稠剂，则具有很强的凝聚或凝胶化倾向，不能得到稳定的高粘度乳胶。而在PVP存在下，经蒸发浓缩可以将原来粘度为1000cp以下的低粘度合成树脂乳液变成粘度为10000cp以上的稳定的高粘度合成树脂乳液。用该法增粘后的乳液，配成的涂料具有不流挂、涂层耐水性好、皮膜硬、不变色、不脱落、耐污等优点。
苯丙乳胶漆在底质颜料含量高时，触变性显著，流动性很差，涂膜易突起。但如在苯丙乳液中加入PVP等流平剂时，则可得到底质颜料含量高(不挥发份在70％以上)粘度高而流平性好、涂膜光滑的涂料，而且可压模得到光滑的涂面，而漆用量少、光泽好、耐污染。
最近若干年来，采用微胶囊化技术可以进一步改进颜料的分散稳定性，提高涂料的遮盖能力及抗污性能。联合碳化合物公司的 提出了在颜料与水组成的悬浮系统中进行乙烯基吡咯烷酮的聚合，在聚合的同时使固相粒子分散，再引入醋酸乙烯单体与丙烯酸丁酯继续在固体粒子表面聚合成膜，最终得到稳定的涂料分散体，用该涂料获得的涂层可以防止食物的污染。
三. PVP在特种涂层中的应用
在喷印用纸表面，一般涂有一覆盖层。含有PVP的透明涂层使喷印墨水在其上快速干燥。该透明层具有良好的吸墨水性，不溶于水，有较好的凝固性，扩散性。并且因透明而高速成像。尤其适用于多色彩的墨水喷印。
PVP还可用于导电性涂膜的制备中。为防止静电危害而制造的导电性塑料薄膜，是在塑料薄膜上薄薄地涂上含有炭黑和粘结剂的导电性透明涂料，再于其上涂有一层透明保护层而制成的。PVP在此作为炭黑粘结剂。以往用水溶性聚醋酸乙烯碱化物等作为粘结剂，则不能得到满意的稀释液，并有干燥困难，流平性不良等问题。若用PVP代替，则可得到导电性和透明度好，涂布均匀，易干燥的导电涂层。一般PVP的分子量以10000为宜，因为低分子量的PVP对炭黑分散也有利。另外，若需要提高涂料含量，则可通过添加高分子PVP来调节。
发表于 2024-1-15 02:19:24
