人類使用顏料有著非常悠久的歷史。而有機(jī)顏料的發(fā)展已有一百多年的歷史。**個用水溶性染料制備的顏料是1899年合成的立索爾大紅(LitholRed),并且是以鈉鹽的形式出售的;1903年色淀紅C(LakeRedC,C.I.Pigmentred53:1)問世;1910年漢沙黃系列顏料投放市場;1911年顏料黃12(聯(lián)苯胺黃)系列問世。作為有機(jī)顏料發(fā)展的另一里程碑是1935年問世的藍(lán)色酞菁顏料及1938年投放市場的綠色酞菁顏料。1954年瑞士Ciba-Geigy公司開發(fā)的耐熱性能和耐遷移性能良好的黃色和紅色偶氮縮合類顏料。1955年美國杜邦公司開發(fā)的喹吖啶酮類紅、紫色顏料。到60年代德國的Hoechst公司開發(fā)的黃、橙、紅苯并咪唑酮類顏料。70年代瑞士Ciba-Geigy公司和德國的BASF公司開發(fā)的黃色的異吲哚啉酮和異吲哚啉顏料。80年代瑞士Ciba公司推出DPP類紅、橙顏料。
據(jù)了解,目前我國已有200多家有機(jī)顏料生產(chǎn)企業(yè),去年產(chǎn)值達(dá)9.57萬噸,占全世界有機(jī)顏料總產(chǎn)量的42%。我國顏料工業(yè)雖有一定基礎(chǔ),近幾年也獲得了很大發(fā)展,但與發(fā)達(dá)國家相比,在技術(shù)水平、產(chǎn)品品種和質(zhì)量等方面仍存在較大差距。我國有機(jī)顏料粗顏料的合成技術(shù)基本可與世界接軌,但在顏料商品化方面技術(shù)還較落后,品牌極少。目前國際上有機(jī)顏料的商品數(shù)已超過2000個,商品數(shù)與化學(xué)結(jié)構(gòu)數(shù)之比達(dá)18∶1,而我國有機(jī)顏料的商品數(shù)不到200個,商品數(shù)與化學(xué)結(jié)構(gòu)數(shù)之比僅為2.8∶1,且以中低檔顏料為主。產(chǎn)品品種主要為較低性能、較低相對分子量的產(chǎn)品,而適用于**汽車面漆涂料、**工程塑料和樹脂、纖維制品、**印刷油墨的著色,必須由高性能、大分子的**有機(jī)顏料來擔(dān)當(dāng)。
在**有機(jī)顏料的應(yīng)用領(lǐng)域中,汽車工業(yè)占有非常重要的地位。2003年對于全球涂料工業(yè)來說并不出彩,銷售額僅比上年略有增長。但涂料用顏料和著色劑受到未來看好的幾大趨勢的推動以較高速度在發(fā)展。這些趨勢包括家居裝潢色彩的多樣化,汽車涂料對特殊效果和透明顏料的迅速普及,粉末涂料的蓬勃發(fā)展,以及鑒于環(huán)保因素對高固含量和非重金屬涂料產(chǎn)品的需求。
為適應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ω咝阅苡袡C(jī)顏料(HPOP)的需求,主要是具有優(yōu)異的耐光、耐氣候牢度,耐熱穩(wěn)定性、耐遷移性等,以及具有高著色強(qiáng)度的有機(jī)顏料。依據(jù)顏料應(yīng)用性能,通常將**有機(jī)顏料分為如下類型:
●特殊偶氮(苯并咪唑酮類及偶氮縮合類)
●顏料喹吖啶酮(qinacridones)類顏料
●苝(Perylenes)系列顏料
●咔唑(carbazole)或二嗯嗪(dioxazines)類顏料
●異吲哚啉酮(isoindolinones)、蒽醌及喹酞酮(quinophthalones)類顏料
●吡咯并吡咯二酮類(diketophrro-pyrroles,Dpp)顏料
●銅酞菁(copperphthalocyanines)類顏料
●**色酚AS類顏料
汽車*重要的是色彩趨勢的變化,而這些變化是要靠對有機(jī)顏料的不斷調(diào)整而解決的。鮮明色彩(包括特殊效果顏料)對銀色、黑白顏料的替代。市場上有向更深顏色和顏色整體使用發(fā)展的趨勢。5-10年前,消費者偏好中性色彩的油漆,比如亞麻白或米色來裝潢家居,而現(xiàn)在深色調(diào)的色彩在住宅裝潢里已成為風(fēng)尚。環(huán)境問題是汽車用**有機(jī)顏料發(fā)展的主要驅(qū)動力之一。各國政府對降低涂料油漆VOC含量的持續(xù)努力促進(jìn)了水性和高固含量產(chǎn)品的發(fā)展,同時對顏料進(jìn)行優(yōu)化。
涂料生產(chǎn)商為響應(yīng)法規(guī)和客戶的偏好,也逐漸停止了基于重金屬(如鉛、鈣和鉻)顏料的生產(chǎn),轉(zhuǎn)而用更友好的產(chǎn)品替代。汽車涂料向水性方向發(fā)展是一個明顯的趨勢,并且設(shè)計便于在水中分散的顏料是一個主要目標(biāo)。例如在SunChemical的水性顏料產(chǎn)品系列里,還包括了原先由Bayer開發(fā)的透明有機(jī)顏料,如透明有機(jī)顏料苝紅系列。新近推出的重金屬顏料替代產(chǎn)品有釩酸鉍(如BASF的Paliotan顏料產(chǎn)品線),某些DPP(二酮吡咯并吡咯)顏料,以及BASF的Heliogen產(chǎn)品系列中的銅酞菁。Ciba在其Irgazin顏料產(chǎn)品系列里有幾個不含重金屬的產(chǎn)品。
汽車涂料對**有機(jī)顏料技術(shù)性能的要求包括高超的耐熱性和耐溶劑性,穩(wěn)定的著色重現(xiàn)性,充分的分散性和優(yōu)異的室外抗暴曬性。所以為達(dá)到汽車涂料用有機(jī)顏料的應(yīng)用要求,對有機(jī)顏料應(yīng)進(jìn)行各種應(yīng)用適應(yīng)性的處理。
下面按綠、蘭、紫、紅、橙、黃的色調(diào)順序,對汽車涂料用**有機(jī)顏料現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢加以介紹。
1綠色
汽車工業(yè)中大多數(shù)的綠色是使用由酞菁綠顏料形成的,兩個基本類型的酞菁綠顏料都可成為很適用的商品。藍(lán)光酞菁綠系氯化酞菁銅即C.I.顏料綠7,黃光酞菁綠系氯-溴化酞菁銅,即C.I.顏料綠36。每一種類型酞菁綠的顏色變化取決于鹵化的程度和鹵化的類型,因此實際上它們的顏色是可以調(diào)整的。酞菁綠在汽車涂料中的應(yīng)用優(yōu)勢在于,它們具有汽車涂料所要求的著色性能和堅牢度,色光鮮艷,有很強(qiáng)的著色力,優(yōu)良的耐久性;但分散性能及透明性能并不理想,所以也要進(jìn)行改性處理??梢约尤胨穆却镒龀晒虘B(tài)溶液,可改善汽車涂料的透明及分散要求。
2藍(lán)色和紫色
在汽車涂料中使用的藍(lán)色顏料基本有兩種結(jié)構(gòu),一種是酞菁藍(lán),另一種是蒽醌結(jié)構(gòu)的C.I.顏料藍(lán)60。由于酞菁藍(lán)價格便宜,性能可以基本滿足要求,所以被廣泛使用。但在汽車涂料介質(zhì)中使用,經(jīng)常會出現(xiàn)絮凝現(xiàn)象,而且在濃度很高時會出現(xiàn)銅光的趨勢,色光也偏綠。所以對于汽車涂料用藍(lán)色顏料發(fā)展趨勢將大量使用改性后的C.I.顏料藍(lán)60。陰丹士林藍(lán)是具有全項堅牢度的透明紅光藍(lán)色顏料,例如顏料商品TB-0860-3R它是在還原藍(lán)4的基礎(chǔ)上,經(jīng)過三步精制得到的粗品,添加大分子衍生物進(jìn)行改性處理,可顯示出優(yōu)良的抗絮凝性、易分散性、高的著色強(qiáng)度、高光澤度。
紫色調(diào)可以用咔唑二噁嗪紫(C.I.顏料紫23)和直線性β-型喹吖啶酮(C.I.顏料紫19)來配制。咔唑二噁嗪紫是一種色光艷麗并且又有很強(qiáng)著色力的透明紅光紫色顏料,它的耐久特性使它被廣泛使用。喹吖啶酮紫相對是一個藍(lán)光紫色透明顏料,但它很少用于紫色,主要用于紅色。
3紅色
紅色是汽車涂料中*為重要的顏色,在汽車涂料中應(yīng)用的顏料主要有三類:苝系、喹吖啶酮系、蒽醌系。
(1)苝系:苝系列顏料主要用在汽車的原始面漆和修補(bǔ)漆中。他們具有極高的耐有機(jī)溶劑性和熱穩(wěn)定性,以及很高的耐曬和耐氣候牢度,非常高的著色力。C.I.顏料紅179是苝系顏料中*大的品種,主要用在OEM版的汽車漆上。它有極好的耐氣候牢度,但現(xiàn)有生產(chǎn)品種的易分散性能、分散穩(wěn)定性能和抗絮凝性能都不是很好,而目前汽車原始面漆又不得不用它。所以各生產(chǎn)廠家千方百計的對其進(jìn)行各種表面改性處理。例如BASF的PaliogenRedL3875就是比PaliogenRedL3885更加黃相透明,并且提高了分散性能,可完全適用于杜邦的waterbasedsystemNAFTA。汽車面漆未來5年發(fā)展趨勢,是希望能得到比PaliogenRed13885更加黃相更加透明更加易分散而各種牢度性能保持原有的高水平,而且既要能夠用在現(xiàn)有的汽車涂料體系中又能夠滿足用在環(huán)保型的水性體系中。因該品種需要越來越純凈的色光,所以生產(chǎn)中首先要對原料進(jìn)行特殊的三步精制,同時在顏料化時,要加入特殊X物,以抑制晶體的長大,使之更加透明。為了使轎車金屬漆具有動態(tài)色差效應(yīng)(指的是具有這種效應(yīng)的金屬漆噴涂在轎車上后,如在不同的角度觀察,會發(fā)現(xiàn)不同的顏色現(xiàn)象),要加入特制的混晶衍生物。例如:TR-0679-PCY在生產(chǎn)中就加入了兩種PTCI的衍生物,可達(dá)到預(yù)期的目的。苝系的其它顏料也被廣泛使用,例如:C.I.顏料紅190、C.I.顏料紅224、C.I.顏料紅178、C.I.顏料紅123。隨著“固體溶液”概念的出現(xiàn),更新的發(fā)展方向是通過幾種不同的顏料結(jié)構(gòu)在反應(yīng)中進(jìn)行“反應(yīng)拼混”,以達(dá)到所需的色光和更高的牢度性能。將TR-0679-PCY和TR-0649-B的粗品按不同比例拼混后再進(jìn)行下一步的顏料化:球磨、溶漲、溶劑處理等組合顏料化,*終可得到更加透明的黃相顏料,而且牢度性能也有所提高。
(2)喹吖啶酮系:喹吖啶酮系中的顏料可用于汽車漆的是C.I.顏料紅122和C.I.顏料紅202。C.I.顏料紅122具有非常高的耐遷移牢度和非常高的熱穩(wěn)定性以及較高的耐氣候牢度,呈非常鮮艷的藍(lán)光紅色,色光接近品紅,但在粘度和流動性兩項指標(biāo)上有些問題。C.I.顏料紅202是一個二元混合物,它具有較高的耐曬和耐氣候牢度,色光比C.I.顏料紅122偏藍(lán)。它具有很好的流變形,高的透明性而且動態(tài)色差效應(yīng)強(qiáng)烈,比C.I.顏料紅122更適宜轎車罩光漆。
(3)蒽醌系:蒽醌系顏料的主要品種是C.I.顏料紅177。常以鉬鉻紅相拼使用,如此得到的色澤較艷,顏色清晰度較好,用在轎車的原始面漆和修補(bǔ)漆中,具有很好的耐曬和耐氣候牢度,并具有很好的透明性,但分散性能稍差。遮蓋型C.I.顏料紅177,具有很好的流動性能和抗絮凝性能,并具有很亮的光澤。但是遮蓋型的和透明型的性能不能兼有,都有各自的缺點,所以需要進(jìn)一步改進(jìn)粒子的分布和形態(tài),如進(jìn)行微囊化的包核處理。例:TR-0677-3B既保持了透明性,又提高了分散性能,各項牢度也有所提高。
(4)其它紅色品種:例如C.I.顏料紅168,呈大紅色,色光艷麗,略帶黃光,可耐所有的溶劑,它是已知的耐曬牢度和耐氣候牢度*高的有機(jī)顏料品種之一;DPP類C.I.顏料紅254、255,他們都有非常高的著色力,色澤鮮艷,在應(yīng)用介質(zhì)中流動性好、耐曬牢度、耐氣候牢度以及耐熱穩(wěn)定性都非常出色,完全可用在汽車的原始面漆上,但由于該類品種為高遮蓋力,只適用于跑車一類實色漆使用。
4橙色
用在汽車漆的橙色顏料為C.I.顏料橙43、48、49。
(1)C.I.顏料橙43為苉酮類顏料,是由萘四甲酸與芳香族二元胺反應(yīng)生成,但是它會同時產(chǎn)生順式及反式異構(gòu)體混合物。必須在特殊溶劑中進(jìn)行分離,以得到純品的反式C.I.顏料橙43粗品,再進(jìn)行顏料化處理。該品種非常適合用于汽車面漆,會產(chǎn)生金屬般的效果。
(2)C.I.顏料橙48、49為喹吖啶酮類顏料,它們都是混晶類品種。專用于轎車金屬漆,以產(chǎn)生金色的光澤。TO-05489是在混晶的基礎(chǔ)上加入了異構(gòu)物,使之有更強(qiáng)的動態(tài)色差效應(yīng)。
5黃色
用在汽車漆上的黃色顏料主要為:異吲哚啉酮類、苯并咪唑酮類。
(1)異吲哚啉酮類:C.I.顏料黃110是一個紅光很強(qiáng)的黃色有機(jī)顏料,其各項牢度指標(biāo)都很好,是所有紅光黃色顏料中性能*好的。用在汽車漆中有非常好的耐曬牢度和耐氣候牢度,耐再涂性**,用于調(diào)制高透明性的金屬漆。
(2)苯并咪唑酮類:C.I.顏料黃154呈綠光黃色,各項牢度指標(biāo)優(yōu)良,尤其耐氣候牢度是黃色顏料中*好的品種之一。
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