【集萃網觀察】膨潤土的主要化學成分為綠晶高嶺石。其化學式為:H2Al2Si4O12﹒nH2O。膨脹性澎潤土小片層的上,下部一般還含有一定量的鈉離子,側面則為羥基,這些小片非常小,一般只有500* 500*7埃。
膨潤土一般可分為兩類:一種能高度膨脹并吸收水分,能自由地在水中呈膠態(tài)性。另一種則潤濕后不能嘭脹,但有很高的活性(即活性白土或稱酸性白土-當酸性白土浮游于含有中性鹽的水溶液中時,中性鹽(如醋酸鈉)的陽離子就被吸附而游離出酸來)。
膨脹性膨潤土具有很強的吸收性,能吸收五倍于它重量或十五倍于它體積的水,吸水后體積增大而形成一個光滑有粘性的膠狀體。
膨潤土用有機材料處理后可得到所謂有機粘土(Organoclay),即有機膨潤土。例如它可以用季胺鹽類(如二甲二辛癸基氯化銨等)有機物來改性,形成一部分四銨陽離子化學鍵。它的氫鍵由輔助原子力與粘土的單個薄片的表面連結起來。
季胺鹽離子被其表面的鈉離子所取代,其有機基團能很強地與粘土相結合。
經過上述反應后粘土從親水變成親有機物。洗去鹽,干燥之。在干燥過程中粘土片又會重新聚(堆)集,為了得到最好的流變效果,可將聚(堆)集彼此分開,然后再分離成單個的板片狀。一般就是加入適量的有機溶劑,使氫鍵從粘土表面進行有力的移動,結果就導致吸收溶劑,氫鍵在單個薄片的表面鋪開。由于單個薄片間的粘附力被有機溶劑的分子所克服,以及小片彼此開始分離,并依靠其側端的氫鍵相連,這樣,就形起了膠凝。單片的有機活化粘土板面上有長鏈分子鍵合。
最新的膨潤土(例如美國的Bentone 500)可毋需活化劑(醇和水),只需用高速分散器就可以了。
膨潤土在油墨中的用量一般為2%,它具有良好而穩(wěn)定的粘度,并有助于粘性的構成。它對油墨的飛色,滲透以及改進其傳遞性能.使印品網點清晰等都有幫助。總的來說,對平衡油墨的流變性是一個良好的助劑。
天然硅由于純度及細度不夠,故在油墨工業(yè)中用處不大,F在大多采用高溫水解四氯化硅的方法來制取硅,其基本化學反應如下:
SiCl4+2H2O→SiO2+4HCl
這種方法生產的硅的純度可達99.98%。最小顆?蛇_o.015微米,像煙霧那樣小,故也叫煙霧硅。密度很小,一立方尺只有約二磅重。表面積是200米2到400米2之間,幾乎所有的表面都在外面,無內表面。是不絮凝的球狀粒子,它們的表面具有一致的硅烷醇基團(silano1)彼此吸引得很強,從而使粒子由于氫鍵而成鏈。它的物理構型是具有許多氫鍵位置的長鏈和支鏈。在液體油墨中,鏈有在這些位置上相瓦連接的傾向。結果形成三度立體網狀結構,這種結構阻礙液體流動,使粘度增加,并引起其它流變性能的變化,如稠度增加,有觸變性,浮性等。
煙霧硅加在極性體系中時,需要較多的數量,而應用于非極性體系中時,卻只要較小的量就足夠了。因為在非極性體系中,大多是鏈的鍵合。而在極性系統(tǒng)中,則大多是氫鍵鍵合,它們會把煙霧硅鏈上的一些羥基位置都利用掉,故需要較多的量。例如在礦油精中,只需2%的硅即可成膠,而在乙醇中卻要20%的硅。
在液體油墨中,體系的酸堿性對硅的性能是有影響的,例如PH值由4變到5,其粘度可從40厘泊增至9500厘泊。如果體系的酸性增至臨界范圍時,它的效果可能會降低。
如果在體系中再采用一些助劑,則硅的效果會發(fā)揮得更好。例如:在含油的樹脂型膠印油墨中,可加入一些聚乙二醇酯類表面活性劑。在低極性(甚至是非極性)的體系中,則可加一些甘油等類物質,都可促進硅的鏈、網結構。
在平印油墨中,一般可以選用中等表面積(200米2/克)的硅,加入量在1%左右就很有效了。除了有增稠效果外,它還可提高油墨的印刷性能。
溫石棉可以從通式Mg6(Si4O10)(OH)來認識,它與滑石相似,亦是葉片狀結構,其纖維呈中空的筒狀,即是管狀纖維。特殊精制的溫石棉,比較易于分散,并能在液體介質中形成三度立體型纖維,從而產生增稠效果,由于它帶正電荷,故纖維柔軟而比較穩(wěn)定。
氧化鎂在不飽和聚酯中是有很好的增稠效果的。
(三)、增稠劑的制造
硅酸鎂成膠劑是通過加入極性溶劑而成完全的分散體的。一般先制基料,將5—10%的硅酸鎂材料,用高效葉輪式分散器將其分散在低極性的溶劑(如白節(jié)油、二甲苯等)中,然后再加入高極性的溶劑(如甲醇、乙醇與水的混合物,丙酮等)使之成膠。
非離子的胺化合物在芳烴中對加速成膠是有助的。一般在室溫下3—5%的量即可成膠了。
煙霧硅可與油墨(或其它非極性體系)組分一起進行分散,增稠效果是很好的。因為三輥機的剪切力比較強,故分散體系中的硅含量可達8—10%。撞擊磨可以分散含5%硅的體系。砂磨可以分散含3%硅的體系。煙霧硅也可以球磨機分散,但研磨剪切時間不能太長,最好不超過八小時,以免降低二次粒子的尺寸,從而降低粘度失去增稠效果(破壞鏈結而失去網狀結構)。
對含水體系來說,PH值在4—9時,硅的增稠效果比較好。PH值大于12時,它可被堿性物質慢慢溶解,故應增加些用量,但總量約在0.1—1.2%之間。
在非極性體系中,乙二醇,二胺,硬脂酸,正辛胺等均可促進增稠效應。
溫石棉是容易和很快分散的,增稠效果實際上不依賴于分散模式。
在樹脂混合物中引進氧化鎂時,應將它放于連結料中在分散機械上進行預研磨,以保證其分散均勻,避免形成團狀。
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