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| 鉛鉻黃顏料的表面改性處理研究進(jìn)展 |
| 來(lái)源：中國粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2013-08-30 08:25:00 瀏覽次數： |
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（中國地質(zhì)大學(xué)，北京/楊夢(mèng)霞等）鉛鉻黃（Lead chromium yellow）是一種含有鉻酸鉛的黃色無(wú)機顏料。其化學(xué)成分由鉻酸鉛（PbCrO4）硫酸鉛（PbSO4）和堿式鉻酸鉛（PbCrO4•PbO）組成。工業(yè)產(chǎn)品按照色澤可由檸檬黃至橘黃色形成連續的一段黃色色譜。通常根據PbCrO4和PbSO4的比例不同分為五個(gè)標準色即檸檬鉛鉻黃、淺中鉻黃、中鉛鉻黃、深鉛鉻黃、橘中鉻黃，其中檸檬鉛鉻黃大致以3.2PbCrO4•PbSO4表示，淺鉛鉻黃以2.5 PbCrO4•PbSO4表示，中鉛鉻黃以PbCrO4表示，橘鉛鉻黃以PbO•PbCrO4表示。鉛鉻黃含鉛大概在53%—64%，含鉻大概在10%—16%，具有鉻酸鉛和硫酸鉛的化學(xué)和物理性質(zhì)，鉛鉻黃能溶于強堿和無(wú)機強酸，不溶于水和油，有一定的毒性。其著(zhù)色力強，遮蓋率高，在大氣中不會(huì )粉化。
鉛鉻黃是一種性能較為優(yōu)異且使用廣泛的無(wú)機彩色顏料，也是傳統意義上最重要的無(wú)機黃顏料，目前仍是涂料工業(yè)不可缺少的黃色顏料，并具有價(jià)格低廉, 色澤艷麗，色域廣泛，特別是在涂料、油墨、塑料等領(lǐng)域得到廣泛應用。但該產(chǎn)品存在的最大缺點(diǎn)是耐光性、耐候性和耐硫化性能差, 在光的作用下它能迅速地變綠發(fā)暗。而且其含有大量的鉛、鉻重金屬元素，對環(huán)境造成污染及在生產(chǎn)過(guò)程中給工作者帶來(lái)極大的身體傷害，使其在使用中得到越來(lái)越多的限制。
對鉛鉻黃顏料進(jìn)行表面改性處理可以提高鉛鉻黃顏料的使用范圍，同時(shí)可以提高其分散穩定性、耐光性、耐候性等方面的性能，同時(shí)開(kāi)拓其市場(chǎng)、提高經(jīng)濟效益、減少環(huán)境的污染。目前常用的表面改性方法主要有: 無(wú)機包膜、有機包膜和表面改性處理。
1 無(wú)機包膜改性
通過(guò)沉淀反應將一些無(wú)機物質(zhì)沉淀到粉體顆粒的表面，形成異質(zhì)包覆層方法稱(chēng)作無(wú)機表面包覆改性方法。包膜處理是將包膜材料緊密的、均勻的包覆在鉛鉻黃的每個(gè)顆粒表面，從而起到對鉛鉻黃顏料的保護作用，減少鉛鉻黃顏料與外界的接觸，進(jìn)而提高鉛鉻黃的耐光性、耐候性等方面等性能，提高顏料的整體品質(zhì)。
包膜處理通常是利用一種或幾種水合氧化物，常用的無(wú)機包覆材料為金屬和非金屬氧化物，如鋁、硅、鋯、銻的氧化物。
1.1 二氧化硅包膜
二氧化硅包膜處理是利用惰性材料二氧化硅為載體，利用其強吸附能力將生成的鉻酸沉淀（物理）吸附在其表面，提高其比表面積，增強耐候性。目前二氧化硅包膜技術(shù)對鉛鉻黃顏料化學(xué)穩定性、熱穩定性有明顯改善, 但在300—320℃ 溫度范圍內的抗變暗性還較差。
1.2 三氧化二鋁包膜
三氧化二鋁包膜的具體做法是利用無(wú)水三氯化鋁的特性, 先將三氯化鋁升華為氣體, 然后和水蒸氣結合, 反應生成的氫氧化鋁被鉛鉻黃顏料附于表面。處理后的鉛鉻黃顏料再經(jīng)高溫煅燒, 氫氧化鋁在800℃高溫下失去水, 變成三氧化二鋁，從而達到三氧化二鋁包膜鉛鉻黃顏料的目的。
2、有機化表面改性研究
有機化改性是目前最常用的無(wú)機粉體表面改性方法，指利用有機表面改性劑分子中的官能團在顆粒表面吸附或化學(xué)反應對顆粒表面進(jìn)行改性。有機處理劑被顏料粒子吸附，并且在顏料離子表面富集，形成吸附層，起到降低顏料便面與適用介質(zhì)之間的表面張力，改善其潤濕性和分散穩定性能。有機改性劑有油酸、硬脂酸等陰離子表面活性劑，有機胺類(lèi)陽(yáng)離子表面活性劑，有機硅和保護膠體、低脂肪族有機化合物等其他類(lèi)型的改性劑。
鉛鉻黃顏料具有色譜范圍寬，顏色鮮艷度高，著(zhù)色力強，遮蓋力大，再加上價(jià)格比較便宜等優(yōu)點(diǎn)，使得鉛鉻黃長(cháng)期以來(lái)都是應用廣泛的無(wú)機彩色顏料，況且在全世界范圍內，由于鉛鉻黃顏料的代用品都很昂貴，而有機顏料又易退色，遮蓋力差，不耐熱，代用后影響涂料、塑料等產(chǎn)品的質(zhì)量，所以一直以來(lái)鉛鉻黃顏料都是不可缺少黃色無(wú)機顏料。但由于鉛鉻黃含有重金屬的嚴重污染，所以對于鉛鉻黃顏料的改性研究事業(yè)在90年代以后都比較少。
關(guān)于鉛鉻黃顏料的表面改性研究提高鉛鉻黃的耐光性、耐硫化物性、耐熱性、分散穩定性等。如英國卜內門(mén)公司經(jīng)多年研究，已以未經(jīng)表面處理的A級發(fā)展到表面處理的B、C、D、E、F級。A、B級限用于頭道漆或一般用途，C級適用于普通工業(yè)面漆，D 、E 級為超微型，適用于高級工業(yè)涂料，F級用于汽車(chē)面漆和轎車(chē)漆。美國杜邦公司、日本大日精化等廠(chǎng)都有表面改性處理的優(yōu)良產(chǎn)品投放市場(chǎng)。我國在這方面剛剛開(kāi)始對部分鉛鉻黃品種進(jìn)行表面改性處理, 也取得了一些進(jìn)展, 但還需進(jìn)一步改進(jìn)提高, 為發(fā)展我國的高檔面漆提供耐曬性能優(yōu)良的黃色顏料。
中國地質(zhì)大學(xué)（北京）杜高翔等對于鉛鉻黃我們進(jìn)行的一系列的表面改性研究。用硅烷偶聯(lián)劑KH550、二甲基硅油、油酸（加入的量分別為0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%，3.0%）等對鉛鉻黃進(jìn)行表面改性處理。其改性過(guò)程為稱(chēng)取50g鉛鉻黃放入500mL的三口燒瓶中，置于85℃恒溫水浴鍋中攪拌預熱約10min后，稱(chēng)取相應質(zhì)量的改性劑在300r/min低速攪拌中的情況下逐滴加入鉛鉻黃中。然后將攪拌器轉速調至1500r/min攪拌反應50min后，取出得改性鉛鉻黃，在烘箱中干燥后進(jìn)行一系列的表征實(shí)驗。結果表明：（1）使用硅烷偶聯(lián)劑對鉛鉻黃進(jìn)行表面改性可改善其在干燥狀態(tài)下的分散性，吸油量由原來(lái)的30g/100g降低到21g/100g，沉降時(shí)間由0.5h增加到27h。鉛鉻黃與KH550的表面作用方式為化學(xué)吸附， KH550改性鉛鉻黃的尺度和分散性，結果表明分散性良好。（2）使用二甲基硅油對鉛鉻黃進(jìn)行表面改性可改善其在干燥狀態(tài)下和有機聚合物基體中的分散性，吸油量由原來(lái)的30g/100g降低到16g/100g，煤油中的沉降時(shí)間由1h增加到16h；鉛鉻黃顆粒表面與二甲基硅油的作用方式為物理涂覆，SEM結果表明粉體在干燥狀態(tài)下分散性提高。（3）使用油酸對鉛鉻黃進(jìn)行表面改性后吸油量由原來(lái)的30g/100g降低到17g/100g，降低了43.3%；沉降時(shí)間由1h增加到15h。中鉻黃顆粒表面與油酸的表面作用方式為化學(xué)吸附。
下圖為改性前后鉛鉻黃的SEM圖，其中圖A為鉛鉻黃原樣，圖B為經(jīng)表面改性處理后的鉛鉻黃。
3、結語(yǔ)
鉛鉻黃的特性使得其具有廣泛的應用，且目前并沒(méi)有找到好的替代品，所以必須進(jìn)行表面改性處理使其的性能更為優(yōu)異如使其流動(dòng)性、分散穩定性更好，更使其具有一些之前沒(méi)有的性能。但是目前鉛鉻黃顏料的表面改性技術(shù)發(fā)展得仍不夠成熟。今后的研究技術(shù)內容重點(diǎn)應該在以下幾個(gè)方面：進(jìn)一步研究鉛鉻黃顏料的改性機理，找到更適合鉛鉻黃表面改性技術(shù)的新方法；找出或研制改性效果最好而其用量又較少的改性劑，使得改性效果最優(yōu)；發(fā)展復合改性工藝，使得在經(jīng)過(guò)一次改性能夠得到多種改性效果；利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)改善設備等。
(桂林非金屬礦加工與應用技術(shù)交流會(huì ),發(fā)表于中國粉體技術(shù)雜志） |
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