Лако-красочные материалы — производство

Голубые и зеленоватые фталоцианиновые пигменты отличаются потрясающими пигментными качествами.

Фталоцианиновый голубой (гелиоген, моностраль) имеет укрывистость 4—5 г/м2, по красящей возможности в 2—3 раза превосходит металлическую лазурь, термостоек до 200 0C, светостоек, устойчив к кислотам и щелочам, алифатическим растворителям и всем видам пленкообразователей. Только в ароматичных растворителях может перекристаллизовываться с конфигурацией формы и ростом кристаллов. Недочетом является также склонность к флокуляции и бронзированию. Миграционная стойкость 5 балл.

Высочайшая хим стойкость обоснована хим строением. Молекулы фталоцианиновых пигментов состоят из 4 остатков изоиндола, которые образуют замкнутое 16-членное кольцо. Расположенный в центре молекулы атом меди, связанный ковалентными и координационными связями с атомами азота, оказывает стабилизирующее действие на всю молекулу:

Известны подобные соединения с другими металлами и совершенно без атома металла, но они практического значения для лакокрасочных материалов не имеют.

Практически строго квадратные плоские молекулы со стороной квадрата 1,4 hm и шириной 0,34 hm наслаиваются друг на.друга в пачки, которые, в свою очередь соединяясь, образуют кристаллы моноклинной системы. В штабелях плоские молекулы размещаются не под прямым углом к оси волокна, а под углами наклона 26,5° либо 44,8°, образуя полиморфные a — и b-модификации, строение которых схематично представлено на рис. 2.11. Центральный атом меди в кристаллах b-формы обладает октаэдрической координацией с выше — и нижележащими молекулами, потому межмолекулярное взаимодействие посильнее, а, как следует, и стабильность выше.

Связанные меж собой игловатые кристаллы образуют агрегаты и агломераты.

Структура кристаллов a-формы (а) и b — формы (б) голубых фталоцианиновых пигментов.

Наивысшую красящую способность имеют частички размером 0,08 мкм (по большей оси), рост кристаллов до 0,5 мкм, провождающий переход a-формы в b-форму, приметно понижает красящую способность и изменяет колер от красного к зеленому.

Любопытно, что для пигментов эгой группы типично так называемое «геометрическое модифицирование». Дело в том, что по адсорбционным свойствам грани игловатых кристаллов неравноценны. Базисные — торцовые — плоскости (010), на которых открыта вся молекула с просто поляризуемыми атомами меди и азота, составляет всего только около 6 % всей поверхности частиц. На этих плоскостях и происходит активное взаимодействие с пленкообразователями. Грани, параллельные главной оси (001 и 201) (рис), состоят из слабополярных атомов H, N и С. Они составляют более 90 % поверхности и определяют ее гидрофобность. Только p-связи ароматичных колец и атомы азота присваивают способность к физической адсорбции.

Потому при механическом измельчении у частиц с маленькими иглами растет толика базисных адсорбционно-активных частей поверхности, что вызывает увеличение вязкости ярких систем и возможность флокуляции. Для подращивания маленьких игл советуют проводить термовакуумную обработку кристаллов в среде ароматичных растворителей. Такое «геометрическое модифицирование» уменьшает полидисперсность и улучшает диспергируемость и реологические характеристики пигментированных материалов.

Диспергирование пигмента облегчается в присутствии низкомолекулярных ароматичных веществ. Для усиления связи с пленкообразователями и понижения флокуляции дисперсий неполярную поверхность кристаллов химически видоизменят: окисляют пероксидом водорода либо сульфируют. При высочайшем содержании сульфогрупп пигмент становится полярным и даже может перейти в растворимый в воде краситель.

Фталоцианиновые пигменты получают из доступного и дешевенького сырья — мочевины, фталевого ангидрида либо фталимида и хлорида меди (I). Синтез проводится различными методами: тепловым запеканием сырья в присутствии борной кислоты, конденсацией в среде трихлорбензола либо через промежуточное образование фталонитрила. Во всех методах получают сырой продукт b-формы с нехорошими пигментными качествами. Его переосаждают из раствора в концентрированной серной кислоте, промывают и сушат, при всем этом он перебегает в a-форму. При размалывании с огромным количеством NaCl в присутствии ароматичных растворителей пигмент опять перебегает в b-форму, сохраняя при всем этом высшую дисперсность.

В текущее время практическое применение имеют только три вида фталоцианиновых голубых пигментов.

1. a-Модификация красного колера. Пигмент неустойчив — обладает склонностью к росту кристаллов и понижению красящей возможности. Применяется в лакокрасочных материалах, не содержащих ароматичных растворителей.

2. a-Модификация зеленого колера. Пигмент устойчивый, содержит 2—5 % хлора. Употребляется в разных лакокрасочных материалах, обеспечивает отличные реологические характеристики красок; но склонен к флокуляции.

3. b-Модификация зеленого колера с кристаллами игловатой формы. Пигмент стоек к ароматичным растворителям и не склонен к флокуляции.

Зеленоватый фталоцианиновый пигмент — в отличие от голубого, содержит в молекуле 14—15 атомов хлора, замещающих атомы водорода на внешних гранях кристаллов, что присваивает поверхности некую гидрофильность. Ярко-зеленый пигмент имеет только b-форму. Отличается только высочайшей стойкостью к хоть каким воздействиям, но имеет наименьшую красящую способность, чем голубой. Стойкость к передвижения 5 балл.

Получают зеленоватый фталоцианиновый пигмент хлорированием голубого в расплаве консистенции AlCl3 и NaCl при 165—2000C. Подмена части атомов хлора на бром позволяет получать зеленоватый пигмент с очень желтоватым цветом.

Фталоцианиновые пигменты универсальны, они применимы для окрашивания всех полимерных материалов. Исключительная стойкость и относительно низкая цена обеспечивают им обширное применение и тенденцию к вытеснению других голубых и зеленоватых пигментов.