CN101914326A

CN101914326A - 一种水性颜料分散色浆组合物及其制备方法

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Publication number: CN101914326A
Application number: CN2010102852328A
Authority: CN
Inventors: 马卫东; 张家义; 闫少甫
Original assignee: TIANJIN HAISHAN CHEMICAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: TIANJIN HAISHAN CHEMICAL TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2010-12-15

Abstract

一种水性颜料分散色浆组合物及其制备方法，属于装饰原纸本体着色的技术领域，该组合物包括：按重量份数计，组分A：有机颜料、无机颜料的一种或它们的混合物25-70份；组分B：分散剂5-20份；组分C：润湿剂0.5-2份；组分D：助水溶性物质3-20份；组分E：一股用于含水涂料色浆的添加剂0.01-1份；组分F：水30-70份；本发明还提供了水性颜料分散色浆组合物的制备方法，该水性颜料分散色浆与常规的水性色浆对比具有优异的亲纤维素纤维，良好的耐高剪切稳定性，产生的絮凝体均匀，使上色率提高5-20％，在应用中不产生泡沫，抄出的纸板颜色均匀、基本无色差。

Description

一种水性颜料分散色浆组合物及其制备方法

技术领域

本发明属于装饰原纸本体着色的技术领域，特别涉及一种水性颜料分散色浆组合物及其制备方法。

背景技术

近年来，在我国将多彩的有机颜料/无机颜料用于抄造装饰纸着色技术已被采用，就是说将憎水的有机颜料用不同种类的表面活性剂及各种相关添加剂组合在一起相互作用，分散在水的介质中，形成颜料分散色浆，与要造纸抄造的水、纸浆、钛白粉的混合物进行充分混合。但是所用的颜料由于它本身性质，对纤维素纤维没有亲和性，在不使用表面活性剂的条件下，该颜料色浆在造纸机的筛网上会从形成的纤维网上被水洗掉，而在造纸机的循环回路中富集，造成诸多问题。所以说重要的是颜料必须被絮凝，而造纸常规添加的助剂主要是阳离子树脂、助留剂、湿强剂等用于实现絮凝和更多保留带阴离子电荷的颜料，它们与颜料一起通过所谓的桥连而形成带阳离子电荷的絮凝物。助留剂还可以使钛白粉与细纤维组分絮凝，产生的絮凝物通过离子间的相互作用和氢键结合至纤维素的纤维上被保留，而使装饰纸纤维和固体添加物被着色。所以分散剂的合理选用对所组成的色浆和整个絮凝过程起着重要作用。在造纸厂的工艺中，造纸机的工作车速迅速在提升，造纸机的筛网上用于颜料的絮凝物的剪切负荷也相应增大，絮凝物有可能部分被破坏，使其着色强度下降，形成色差，造成纸张颜色前后不一致；同时循环回路白水(混水)的颜色加深，浪费资源，造成污染。所以，选好分散剂组成的颜料分散色浆组合物，对造纸机高工作车速导致纸浆的高剪切速率而使产生的絮凝剪切稳定尤为重要。

用于抄造装饰纸着色水性分散浆的现有技术中已知的水性颜料分散色浆还不能满足造纸工业提出的要求，这些水性颜料色浆常包含有阴离子/非离子表面活性剂，在强烈的剪切负荷下，除分散组分吸附颜料的牢固度不足外，还会出现较多的泡沫，造成纸张湿部成型过程湿纸表面颜色点状絮聚；需添加相对较多的消泡剂，进行消泡，易造成残存在干纸面上形成拒水的凹穴，对装饰原纸后续的深加工产生不良影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于抄造装饰纸着色的水性颜料分散色浆组合物及其制备方法，有效解决在造纸过程中着色方面的耐高剪切稳定和产生泡沫的问题。

本发明提供一种水性颜料分散色浆组合物，该组合物包括：按重量份数计

组分A：有机颜料、无机颜料的一种或它们的混合物25-70份

组分B：分散剂5-20份

组分C：润湿剂0.5-2份

组分D：助水溶性物质3-20份

组分E：一股用于含水涂料色浆的添加剂0.01-1份

组分F：水30-70份。

优选地，所述有机颜料选自单偶氮类、双偶氮类、偶氮缩合类、萘酚AS类、酞青系列类、吡咯并吡咯二酮类颜料、苯并吡唑酮类或异吲哚淋酮类的一种或两种以上混合物；如：CI颜料黄1、CI颜料黄3、CI颜料黄14、CI颜料黄17、CI颜料黄18、CI颜料黄62、CI颜料黄65、CI颜料黄74、CI颜料黄81、CI颜料黄83、CI颜料黄95、CI颜料黄110、CI颜料黄120、CI颜料黄139、CI颜料黄147、CI颜料黄151、CI颜料黄154、CI颜料黄180等；CI颜料橙13、CI颜料橙34、CI颜料橙36、CI颜料橙73等；CI颜料红5、CI颜料红8、CI颜料红22、CI颜料红23、CI颜料红31、CI颜料红112、CI颜料红122、CI颜料红144、CI颜料红146、CI颜料红166、CI颜料红170、CI颜料红176、CI颜料红185、CI颜料红187、CI颜料红254等；CI颜料紫19、CI颜料紫23等；CI颜料蓝15:0、CI颜料蓝15:1、CI颜料蓝15:3、CI颜料蓝15:6、CI颜料蓝60等；CI颜料绿7、CI颜料绿8、CI颜料绿36等。所述无机颜料选自铁的氧化物、铬的氧化物、钴的氧化物、钛的氧化物或锑的氧化物的一种或两种以上混合物，如氧化铁黄、氧化铁红、华兰、群青、氧化铬绿、钛白粉、锌钡白或其它混相金属氧化物、碳黑等。

优选地，组分B为以下(b1)、(b2)、(b3)、(b4)中至少一种或两种以上混合物组成：

(b1)：萘磺酸盐甲醛缩合物、酚磺酸甲醛缩合物、或萘磺酸-酚磺酸甲醛缩合物中的一种或两种以上混合物；适用的商品：如，亚甲基双萘磺酸钠、木质素磺酸盐、烷基萘磺酸甲醛缩合物等。

(b2)：烷基萘磺酸盐；如丁基萘磺酸钠、二丁基萘磺酸钠、辛基萘磺酸钠、二辛基萘磺酸钠等。

(b3)：苯乙烯-苯酚聚氧乙烯聚氧丙烯化合物，化学式为：

F-O-(CHCH₃CH₂O)_m-(CH₂CH₂O)_n-XM

式中：F＝苯乙烯-苯酚基团，m＝3-12，n＝10-40，X＝CH₂COO^-、SO₃ ^-，M＝K⁺、Na⁺、NH₄ ⁺等；

无论m、n、X和M选自规定范围内何值，其所表示的产品都是能够从市场上购买得到，本发明的具体实施方式中所应用的都是从市场上购买得到的相应产品。

(b4)：水溶性聚苯乙烯-丙烯酸共聚物；是由碱中和乙烯基酸单元而溶解的聚苯乙烯-丙烯酸共聚物形式的，优选为25-40％重量的树脂水溶液，优选地，所用的树脂基本组成是由40-60％重量芳族不饱和化合物和40-60％丙烯酸/甲基丙烯酸/(甲基)丙烯酸酯组成的共聚物，所述的共聚物的数均分子量M＝1000-10000g/mol。

优选地，用于制备上述共聚物的芳族不饱和化合物苯乙烯、a-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯或丙烯酸苄酯中的一种或两种以上混合物；丙烯酸/甲基丙烯酸/(甲基)丙烯酸酯单体为以下酸，或者是以下酸和酯组成，所述酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐、衣康酸、甲基丙烯酸羟丙磺酸钠的一种或两种以上，所述酯为顺丁烯二酸单酯化物、顺丁烯二酸二酯、反丁烯二酸(二酯)、丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯的一种或两种以上。

优选地，用于中和的碱为有机碱或无机碱。有机碱优选为氨，如一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、二异丙醇胺、氨基甲基丙醇等。无机碱优选为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化氨等。

优选地，组分C为末端含酸基团的脂肪醇聚氧乙烯醚，化学式为R(CH₂CH₂O)_n-XM，其中R＝C₄-C₂₀，n＝3-10，X＝CH₂COO^-、SO₃ ^-，M＝K⁺、Na⁺、NH₄ ⁺，(无论R、n、X和M选自规定范围内何值，其所表示的产品都是能够从市场上购买得到，本发明的具体实施方式中所应用的都是从市场上购买得到的相应产品)。或组分C为琥珀酸脂肪酸酯磺酸钠，其中脂肪酸酯选择C₄-C₂₀的脂肪酸。

优选地，组分D为乙二醇、丙二醇、甘油、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚，乙醇、异丙醇中的一种或两种以上混合物。

优选地，组分E为常用于含水涂料色浆的添加剂，如：防腐剂、防霉剂、消泡剂的一种或两种以上混合物。常用的防腐剂有：苯甲酸钠、华科981，常用的防霉剂有：防霉剂GXL、防霉剂DC-2011，常用的消泡剂有：消泡剂F-111、消泡剂AE-203E。

优选地，组分F为蒸馏水、软化水、也可用自来水。

上述水性颜料分散浆组合物可以通过如下方法制备：

按上述组分B、C、D、E、F按照所述重量份数混合，加入所述重量份数组分A混合打浆、均化，在冷却水降温条件下，使用砂磨机或珠磨机进行研磨，研磨至0.5-2μm，分离研磨介质得水性颜料分散色浆。其中研磨介质使用尺寸d＝0.4-8mm的硅石英珠粒或锆氧化物珠粒。

本发明所具有的有益效果：

该水性颜料分散色浆按装饰原纸抄造的常规方法，将纸板用水高速打浆，加入钛白粉或矿物填料，加入本发明的水性颜料分散色浆，可以与水任意比例混溶，打浆混合均匀，加入造纸助剂，与常规的水性色浆对比具有优异的亲纤维素纤维，良好的耐高剪切稳定性，产生的絮凝体均匀，使上色率提高5-20％，在应用中不产生泡沫，抄出的纸板颜色均匀、基本无色差。滤出的水清晰无色，减少了三废的污染，降低了消耗，提高了产品竞争力。

具体实施方式

为了理解本发明，下面以实施例进一步说明本发明，但不限制本发明。

实施例1

组分A：颜料黄83 40份

组分B：萘磺酸盐甲醛缩合物 3份

和苯乙烯-苯酚聚氧乙烯聚氧丙烯化合物，化学式为：

F-O-(CHCH₃CH₂O)₃-(CH₂CH₂O)₁₅-SO₃Na，式中F＝苯乙烯-苯酚基团。 5份

组分C：末端含酸基团的脂肪醇聚氧乙烯醚，化学式为：C₉(CH₂CH₂O)₆SO₃Na 1份

组分D：甘油 5份

组分E：防腐剂华科981 0.2份

组分F：软化水 45.8份

合计： 100份

将上述组分B、C、D、E、F按照所述重量份数混合，加入所述重量份数组分A混合打浆、均化，在冷却水降温条件下，使用砂磨机进行研磨，研磨至0.5-2μm，分离研磨介质得水性颜料分散色浆。

实施例2

组分A：颜料红170 35份

组分B：酚磺酸甲醛缩合物 5份

苯乙烯-苯酚聚氧乙烯聚氧丙烯化合物，化学式为：

F-O-(CHCH₃CH₂O)₃-(CH₂CH₂O)₁₅CH₂COONa，式中F＝苯乙烯-苯酚基团。6份

组分C：琥珀酸辛酸酯磺酸钠 2份

组分D：丙二醇 8份

组分E：消泡剂F-111 0.2份

组分F：自来水 43.8份

合计： 100份

实施例3

组分A：颜料蓝15 35份

组分B：二辛基萘磺酸钠 5份

苯乙烯-苯酚聚氧乙烯聚氧丙烯化合物，化学式为：

F-O-(CHCH₃CH₂O)₃-(CH₂CH₂O)₁₅SO₃Na，式中F＝苯乙烯-苯酚基团。 6份

组分C：末端含酸基团的脂肪醇聚氧乙烯醚，化学式为：C₁₈(CH₂CH₂O)₁₀SO₃Na 1份

组分D：乙二醇 8份

组分E：防酶剂DC-2011 0.2份

组分F：自来水 44.8份

合计： 100份

以上水性颜料分散色浆具有高的着色强度，良好的流动性和储存稳定性；在造纸高剪切条件下基本无泡沫；在造纸中添加10％该水性颜料分散色浆经高剪切1小时与未剪切纸浆相比仅损失0.3％着色强度。

本发明的方法已经通过具体的实施例进行了描述。本领域技术人员可以借鉴本发明的内容适当改变原料、工艺条件等环节来实现相应的其它目的，其相关改变都没有脱离本发明的内容，所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的，都被视为包括在本发明的范围之内。

Claims

1.一种水性颜料分散色浆组合物，其特征在于：该组合物包括：按重量份数计

组分A：有机颜料、无机颜料的一种或它们的混合物25-70份，

组分B：分散剂5-20份，

组分C：润湿剂0.5-2份，

组分D：助水溶性物质3-20份，

组分E：一股用于含水涂料色浆的添加剂，0.01-1份，

组分F：水30-70份。

2.根据权利要求1所述的一种水性颜料分散色浆组合物，其特征在于：所述有机颜料选自单偶氮类、双偶氮类、偶氮缩合类、萘酚AS类、酞青系列类、吡咯并吡咯二酮类颜料、苯并吡唑酮类或异吲哚淋酮类的一种或两种以上混合物；所述无机颜料选自铁的氧化物、铬的氧化物、钴的氧化物、钛的氧化物或锑的氧化物中的一种或两种以上混合物。

3.根据权利要求1所述的一种水性颜料分散色浆组合物，其特征在于：所述组分B为以下b1、b2、b3、b4中至少一种或两种以上混合物组成：

b1：萘磺酸盐甲醛缩合物、酚磺酸甲醛缩合物、或萘磺酸-酚磺酸甲醛缩合物中的一种或两种以上混合物；

b2：烷基萘磺酸盐；

b3：苯乙烯-苯酚聚氧乙烯聚氧丙烯化合物，化学式为：

F-O-(CHCH₃CH₂O)_m-(CH₂CH₂O)_n-XM

式中：F＝苯乙烯-苯酚基团，m＝3-12，n＝10-40，X＝CH₂COO^-、SO₃ ^-，M＝K⁺、Na⁺、NH₄ ⁺。

b4：水溶性聚苯乙烯-丙烯酸共聚物，是由碱中和乙烯基酸单元而溶解的聚苯乙烯-丙烯酸共聚物。

4.根据权利要求1所述的一种水性颜料分散色浆组合物，其特征在于：所述组分C为末端含酸基团的脂肪醇聚氧乙烯醚，化学式为R(CH₂CH₂O)_n-XM，其中R＝C₄-C₂₀，n＝3-10，X＝CH₂COO^-、SO₃ ^-，M＝K⁺、Na⁺、NH₄ ⁺，或为琥珀酸脂肪酸酯磺酸钠，其中脂肪酸酯选择C₄-C₂₀的脂肪酸。

5.根据权利要求1所述的一种水性颜料分散色浆组合物，其特征在于：所述组分D为乙二醇、丙二醇、甘油、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚，乙醇、异丙醇中的一种或两种以上混合物。

6.根据权利要求1所述的一种水性颜料分散色浆组合物，其特征在于：所述组分E为防腐剂、防霉剂、消泡剂一种或两种以上混合物。

7.根据权利要求3所述的一种水性颜料分散色浆组合物，其特征在于：所述的用于中和的碱为有机碱或无机碱，有机碱为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二甲基乙醇胺、二异丙醇胺或氨基甲基丙醇，无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂或氢氧化氨。

8.根据权利要求3所述的一种水性颜料分散色浆组合物，其特征在于：所述聚苯乙烯-丙烯酸共聚物为25-40％重量的树脂水溶液。

9.根据权利要求8所述的一种水性颜料分散色浆组合物，其特征在于：所用的树脂基本组成是由40-60％重量芳族不饱和化合物和40-60％丙烯酸/甲基丙烯酸/(甲基)丙烯酸酯组成的共聚物，所述的共聚物的数均分子量M＝1000-10000g/mol。

优选地，所述芳族不饱和化合物为苯乙烯、a-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯或丙烯酸苄酯中的一种或两种以上混合物；丙烯酸/甲基丙烯酸/(甲基)丙烯酸酯单体优选为以下酸，或者是以下酸和酯组成，所述酸为丙烯酸、甲基丙烯酸、顺丁烯二酸酐、衣康酸、甲基丙烯酸羟丙磺酸钠的一种或两种以上，所述酯为顺丁烯二酸单酯化物、顺丁烯二酸二酯、反丁烯二酸(二酯)、丙烯酸缩水甘油酯、、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯的一种或两种以上。

10.权利要求1所述的水性颜料分散色浆组合物的制备方法，其特征在于：

将上述组分B、C、D、E、F按照所述重量份数混合，加入所述重量份数组分A混合打浆、均化，在冷却水降温条件下，使用砂磨机或珠磨机进行研磨，研磨至0.5-2μm，分离研磨介质得水性颜料分散浆，其中研磨介质使用尺寸d＝0.4-8mm的硅石英珠粒或锆氧化物珠粒。