Органические пигменты, такие как фиолетовый пигмент CI 23 (PV23), широко используются в лакокрасочных материалах, чернилах, пластмассах и различных других отраслях промышленности благодаря своим ярким цветам, химической стабильности и светостойкости. Однако достижение стабильной дисперсии PV23 в органических растворителях остается сложной задачей из-за его высокой склонности к агрегации. Агрегация может снижать интенсивность цвета, уменьшать красящую способность и влиять на общую стабильность пигмента в различных областях применения. Поэтому решение этой проблемы имеет решающее значение для оптимизации характеристик PV23 в различных областях применения.
В этом контексте диспергаторы играют жизненно важную роль. Диспергаторы — это поверхностно-активные вещества, которые адсорбируются на частицах пигмента, создавая барьер, предотвращающий их слипание. В данной статье исследуется эффективность трех различных карбоксильных диспергаторов в улучшении дисперсии ПВ23, анализируется их адсорбционное поведение, молекулярное взаимодействие с пигментом, реологическое воздействие на суспензию и результирующее улучшение колориметрических свойств. Оценивая эти параметры, мы стремимся продемонстрировать преимущества оптимизированного выбора диспергаторов для промышленного применения пигментов.
Пигмент CI Pigment Violet 23 — это синтетический органический пигмент, известный своим ярким фиолетовым оттенком и превосходной стабильностью в условиях воздействия окружающей среды, таких как тепло, свет и химические вещества. Однако его молекулярная структура обуславливает высокую склонность к агрегации из-за межмолекулярных сил, включая силы Ван дер Ваальса и π-π взаимодействия. Эти тенденции затрудняют равномерное диспергирование PV23 в органических средах, часто требуя добавления диспергаторов для уменьшения эффектов агрегации и обеспечения равномерного распределения цвета.
В промышленных условиях достижение однородной дисперсии имеет решающее значение для сохранения оптических и функциональных свойств PV23. Агрегированные частицы пигмента часто выглядят темнее, менее интенсивными и менее стабильными, что нежелательно для высококачественных пигментных составов.
Диспергаторы — это добавки, которые облегчают суспендирование пигментов в жидкой среде, адсорбируясь на поверхности пигмента и создавая стабилизирующий барьер. Они действуют как за счет стерических препятствий, так и за счет электростатического отталкивания, предотвращая повторную агрегацию частиц пигмента. В случае карбоксильных диспергаторов их молекулярная структура включает карбоксильные группы, которые образуют прочные взаимодействия с PV23, закрепляясь на частицах пигмента и стабилизируя дисперсию.
В данном исследовании были оценены три различных карбоксильных диспергатора. Каждый диспергатор отличается по структуре и сродству к поверхности пигмента, что существенно влияет на их адсорбционное поведение и стабильность дисперсии. Карбоксильные диспергаторы особенно подходят благодаря своей совместимости с органическими растворителями и способности обеспечивать сильное стерическое препятствие.
Для оценки эффективности каждого диспергатора были построены изотермы адсорбции, позволяющие оценить, насколько прочно каждый диспергатор прилипает к частицам PV23. Изотермы адсорбции дают представление о динамике взаимодействия между диспергатором и пигментом, что имеет решающее значение для понимания стабильности дисперсии.
Кроме того, для дальнейшего анализа молекулярных взаимодействий, происходящих на поверхности пигмента, была использована спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР) 13C. Спектроскопия ЯМР 13C позволяет наблюдать химическое окружение атомов углерода в диспергирующем веществе и пигменте, выявляя, как карбоксильные функциональные группы связываются или взаимодействуют с PV23. Эти взаимодействия имеют решающее значение для достижения стабильной дисперсии, поскольку более сильная адсорбция обычно приводит к более прочному покрытию поверхности частиц пигмента, эффективно уменьшая агрегацию.
Реология, наука об изучении течения и деформации материалов, является критически важным свойством для пигментных суспензий. Для промышленного применения вязкость пигментных дисперсий должна тщательно контролироваться, чтобы обеспечить легкость нанесения и стабильные характеристики. Более высокая концентрация пигмента часто желательна, но может увеличить вязкость дисперсии, что затруднит ее обработку.
В данном исследовании было установлено, что использование карбоксильных диспергаторов значительно снижает вязкость суспензии ПВ23. В частности, сополимерный диспергатор продемонстрировал наиболее сильную адсорбцию на ПВ23 и, следовательно, наибольшее влияние на реологические свойства. Плотно адсорбируясь на поверхности пигмента, этот диспергатор эффективно снижал вязкость суспензии и позволял увеличить концентрацию пигмента на 50% при сохранении приемлемых характеристик текучести. Этот результат особенно выгоден в составах, требующих высокой концентрации пигмента, таких как краски и покрытия, где реологический контроль имеет важное значение для нанесения и стабильности.
Дефлокуляция, или диспергирование частиц пигмента на более мелкие агрегаты или отдельные частицы, оказывает заметное влияние на колориметрические свойства суспензии пигмента. В случае PV23 диспергаторы не только способствуют достижению равномерного распределения, но и повышают интенсивность окрашивания и стабильность цвета. Интенсивность окрашивания относится к способности пигмента придавать цвет смеси, и она возрастает при мелкодисперсном распределении частиц, поскольку более мелкие частицы имеют большую площадь поверхности для поглощения и рассеяния света.
В данном исследовании сополимерный диспергатор обеспечил эффективную дефлокуляцию, что привело к повышению интенсивности окрашивания и улучшению стабильности цвета с течением времени. Это повышение интенсивности окрашивания сопровождалось более интенсивным и равномерным фиолетовым оттенком, что особенно желательно в областях применения, требующих высокой точности цветопередачи, таких как автомобильные покрытия и высококачественные печатные краски.
Результаты этого исследования имеют важное значение для отраслей промышленности, использующих PV23. Возможность увеличения концентрации пигмента без ухудшения реологических свойств выгодна в секторах, требующих высокой концентрации пигмента, таких как автомобильные покрытия, пластмассы и текстиль. Кроме того, улучшенные колориметрические свойства благодаря эффективному диспергированию снижают потребность в избытке пигмента, тем самым уменьшая производственные затраты.
Для производителей выбор оптимального диспергатора не только повышает качество продукции, но и обеспечивает повышение эффективности производства, включая сокращение времени изготовления, уменьшение количества корректировок в процессе обработки и увеличение выхода стабильной продукции. Эти улучшения поддерживают спрос на экономически эффективные и высокопроизводительные пигменты на конкурентном рынке.
Дисперсия пигмента CI Pigment Violet 23 в органических растворителях значительно улучшается при использовании карбоксильных диспергаторов, что подтверждается данными адсорбционного поведения, молекулярных взаимодействий, а также реологического и колориметрического анализов. В частности, сополимерный диспергатор продемонстрировал сильную адсорбцию, что привело к снижению вязкости суспензии и позволило увеличить концентрацию пигмента без ухудшения его текучести. Этот эффект дефлокуляции также улучшил интенсивность окрашивания и стабильность цвета, что имеет решающее значение для применения высококачественных пигментов.
В заключение, оптимизированный выбор диспергатора имеет важное значение для получения стабильных, высокоэффективных дисперсий пигментов, что имеет широкие последствия для отраслей промышленности, использующих PV23. Будущие исследования могли бы изучить разработку новых диспергаторов с заданными молекулярными структурами для дальнейшего улучшения дисперсии органических пигментов в различных растворителях.
