鉛鉻黃顏料的表面改性處理研究進展

/鉛鉻黃顏料的表面改性處理討論進展（中國地質(zhì)大學(xué)，北京/楊夢霞等）鉛鉻黃（Leadchromiumyellow）是一種含有鉻酸鉛的黃色無機顏料。其化學(xué)成分由鉻酸鉛（PbCrO4）硫酸鉛（PbSO4）和堿式鉻酸鉛（PbCrO4PbO）構(gòu)成。工業(yè)產(chǎn)品依照色澤可由檸檬黃至橘黃色形成連續(xù)的一段黃色色譜。通常依據(jù)PbCrO4和PbSO4的比例不同分為五個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3.2PbCrO4PbSO4表示，淺鉛鉻黃以2.5PbCrO4PbSO4表示，中鉛鉻黃以PbCrO4表示，橘鉛鉻黃以PbOPbCrO4表示。鉛鉻黃含鉛大約在53%64%，含鉻大約在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機強酸，不溶于水和油，有肯定的毒性。其著色力強，遮蓋率高，在大氣中不會粉化。鉛鉻黃是一種性能較為優(yōu)異且使用廣泛的無機彩色顏料，也是傳統(tǒng)意義上最緊要的無機黃顏料，目前仍是涂料工業(yè)不可缺少的黃色顏料，并具有價格低廉,色澤明麗，色域廣泛，特別是在涂料、油墨、塑料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但該產(chǎn)品存在的最大缺點是耐光性、耐候性和耐硫化性能差,在光的作用下它能快速地變綠發(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)過程中給工帶來極大的身體損害，使其在使用中得到越來越多的限制。對鉛鉻黃顏料進行表面改性處理可以提高鉛鉻黃顏料的使用范圍，同時可以提高其分散穩(wěn)定性、耐光性、耐候性等方面的性能，同時開拓其市場、提高經(jīng)濟效益、削減環(huán)境的污染。目前常用的表面改性方法重要有:無機包膜、有機包膜和表面改性處理。1無機包膜改性通過沉淀反應(yīng)將一些無機物質(zhì)沉淀到粉體顆粒的表面，形成異質(zhì)包覆層方法稱作無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顆粒表面，從而起到對鉛鉻黃顏料的保護作用，削減鉛鉻黃顏料與外界的接觸，進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，利用其強吸附本領(lǐng)將生成的鉻酸沉淀（物理）吸附在其表面，提高其比表面積，加強耐候性。目前二氧化硅包膜技術(shù)對鉛鉻黃顏料化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性有明顯改善,但在300320℃溫度范圍內(nèi)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實在做法是利用無水三氯化鋁的特性,先將三氯化鋁升華為氣體,然后和水蒸氣結(jié)合,反應(yīng)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、有機化表面改性討論有機化改性是目前最常用的無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(yīng)對顆粒表面進行改性。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(wěn)定性能。有機改性劑有油酸、硬脂酸等陰離子表面活性劑，有機胺類陽離子表面活性劑，有機硅和保護膠體、低脂肪族有機化合物等其他類型的改性劑。鉛鉻黃顏料具有色譜范圍寬，顏色明麗度高，著色力強，遮蓋力大，再加上價格比較便宜等優(yōu)點，使得鉛鉻黃長期以來都是應(yīng)用廣泛的無機彩色顏料，況且在全世界范圍內(nèi)，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，所以一直以來鉛鉻黃顏料都是不可缺少黃色無機顏料。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討論事業(yè)在90時代以后都比較少。關(guān)于鉛鉻黃顏料的表面改性討論提高鉛鉻黃的耐光性、耐硫化物性、耐熱性、分散穩(wěn)定性等。如英國卜內(nèi)門公司經(jīng)多年討論，已以未經(jīng)表面處理的A級進展到表面處理的B、C、D、E、F級。A、B級限用于頭道漆或一般用途，C級適用于一般工業(yè)面漆，D、E級為超微型，適用于高級工業(yè)涂料，F(xiàn)級用于汽車面漆和轎車漆。美國杜邦公司、日本大日精化等廠都有表面改性處理的優(yōu)良產(chǎn)品投放市場。我國在這方面剛剛開始對鉛鉻黃品種進行表面改性處理,也取得了一些進展,但還需進一步改進提高,為進展我國的高檔面漆供給耐曬性能優(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行的一系列的表面改性討論。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%）等對鉛鉻黃進行表面改性處理。其改性過程為稱取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(yù)熱約10min后，稱取相應(yīng)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(zhuǎn)速調(diào)至1500r/min攪拌反應(yīng)50min后，取出得改性鉛鉻黃，在烘箱中干燥后進行一系列的表征試驗。結(jié)果表明：（1）使用硅烷偶聯(lián)劑對鉛鉻黃進行表面改性可改善其在干燥狀態(tài)下的分散性，吸油量由原來的30g/100g降低到21g/100g，沉降時間由0.5h加添到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(jié)果表明分散性良好。（2）使用二甲基硅油對鉛鉻黃進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，吸油量由原來的30g/100g降低到16g/100g，煤油中的沉降時間由1h加添到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(jié)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行表面改性后吸油量由原來的30g/100g降低到17g/100g，降低了43.3%；沉降時間由1h加添到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(jié)語鉛鉻黃的特性使得其具有廣泛的應(yīng)用，且目前并沒有找到好的替代品，所以必需進行表面改性處理使其的性能更為優(yōu)異如使其流動性、分散穩(wěn)定性更好，更使其具有一些之前沒有的性能。但是目前鉛鉻黃顏料的表面改性技術(shù)進展得仍不夠成熟。今后的討論技術(shù)內(nèi)容重點應(yīng)當在以下幾個方面：進一步討論