三乙醇胺 TEA 在油墨和顏料生產(chǎn)中作為分散劑,改善著色力
三胺(TEA)在油墨與顏料生產(chǎn)中的應(yīng)用:讓顏色更出彩的“幕后英雄”
你有沒(méi)有想過(guò),為什么印刷出來(lái)的廣告色彩鮮艷、層次分明?為什么墻上的油漆不會(huì)掉色,還能保持多年不褪?這其中,除了顏料本身的品質(zhì)外,還有一個(gè)功不可沒(méi)的“幕后英雄”——三胺(Triethanolamine,簡(jiǎn)稱TEA)。它雖然不像顏料那樣光彩奪目,卻是確保色彩均勻分布、提升著色力的關(guān)鍵角色。
今天我們就來(lái)聊聊這位低調(diào)卻實(shí)力派的化學(xué)小能手,看看它是如何在油墨和顏料的舞臺(tái)上大放異彩的。
一、什么是三胺?
三胺,聽起來(lái)有點(diǎn)拗口,其實(shí)它就是一種有機(jī)化合物,分子式為C?H??NO?。外觀上是無(wú)色至淡黃色的粘稠液體,帶有輕微氨味,易溶于水,具有良好的吸濕性和堿性。
它早是在20世紀(jì)初被合成出來(lái)的,初用于化妝品和洗滌劑中。隨著工業(yè)的發(fā)展,它的用途越來(lái)越廣泛,尤其是在涂料、油墨、農(nóng)藥、水泥添加劑等領(lǐng)域都扮演了重要角色。
表1:三胺的基本物理化學(xué)參數(shù)
參數(shù)名稱 | 數(shù)值或描述 |
---|---|
分子式 | C?H??NO? |
分子量 | 149.19 g/mol |
外觀 | 無(wú)色至淺黃色透明液體 |
密度(20℃) | 約1.12 g/cm3 |
沸點(diǎn) | 360°C(分解) |
pH值(1%水溶液) | 約10.5 |
溶解性 | 易溶于水、、丙二醇等極性溶劑 |
吸濕性 | 強(qiáng) |
從這些參數(shù)可以看出,TEA是一種非?!坝H水”的物質(zhì),這使得它在水性體系中表現(xiàn)尤為出色,比如水性油墨和乳膠漆。
二、分散劑是什么?為什么它這么重要?
在油墨和顏料的生產(chǎn)過(guò)程中,一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是:如何讓固體顏料顆粒均勻地分布在液體介質(zhì)中。如果顆粒聚集在一起,不僅會(huì)影響終產(chǎn)品的色澤,還會(huì)導(dǎo)致堵塞噴嘴、打印不清晰等問(wèn)題。
這就需要一個(gè)“調(diào)解員”——分散劑。分散劑的作用就像是潤(rùn)滑油,它能讓原本相互排斥或者容易團(tuán)聚的顆粒之間形成穩(wěn)定的懸浮狀態(tài),從而提高顏料的利用率和著色力。
而三胺正是這個(gè)“調(diào)解員”中的佼佼者。它不僅能調(diào)節(jié)體系的pH值,還能吸附在顏料顆粒表面,形成一層保護(hù)膜,防止顆粒之間的二次凝聚。
三、TEA在油墨中的“表演時(shí)刻”
在油墨行業(yè),尤其是水性油墨中,TEA幾乎是標(biāo)配的存在。為什么呢?
首先,水性油墨環(huán)保,但缺點(diǎn)也明顯:顏料容易沉降、流動(dòng)性差、干燥慢。這時(shí)候加入適量的TEA,就能一舉多得:
- 調(diào)節(jié)pH值:很多水性樹脂對(duì)pH敏感,TEA作為弱堿性物質(zhì),可以有效穩(wěn)定體系的酸堿環(huán)境;
- 增強(qiáng)潤(rùn)濕性:TEA能降低表面張力,幫助顏料更快更好地分散;
- 提高穩(wěn)定性:避免長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存后出現(xiàn)結(jié)塊、分層的現(xiàn)象;
- 改善流動(dòng)性和印刷適性:讓油墨更順滑,更容易通過(guò)噴頭或滾筒。
表2:不同濃度TEA對(duì)水性油墨性能的影響(模擬數(shù)據(jù))
TEA添加量(%) | pH值 | 顏料沉降時(shí)間(小時(shí)) | 印刷清晰度(主觀評(píng)分) | 流動(dòng)性(mm/10s) |
---|---|---|---|---|
0 | 7.2 | 12 | ★★☆☆☆ | 18 |
0.5 | 8.5 | 36 | ★★★☆☆ | 25 |
1.0 | 9.3 | 72 | ★★★★☆ | 30 |
1.5 | 10.1 | 60 | ★★★★ | 28 |
2.0 | 10.6 | 48 | ★★★☆ | 25 |
從表中可以看出,適當(dāng)添加TEA能夠顯著提升油墨的各項(xiàng)性能指標(biāo),但過(guò)量反而可能帶來(lái)負(fù)面影響,比如流動(dòng)性下降。所以,用量控制很重要,講究“恰到好處”。
- 調(diào)節(jié)pH值:很多水性樹脂對(duì)pH敏感,TEA作為弱堿性物質(zhì),可以有效穩(wěn)定體系的酸堿環(huán)境;
- 增強(qiáng)潤(rùn)濕性:TEA能降低表面張力,幫助顏料更快更好地分散;
- 提高穩(wěn)定性:避免長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存后出現(xiàn)結(jié)塊、分層的現(xiàn)象;
- 改善流動(dòng)性和印刷適性:讓油墨更順滑,更容易通過(guò)噴頭或滾筒。
表2:不同濃度TEA對(duì)水性油墨性能的影響(模擬數(shù)據(jù))
TEA添加量(%) | pH值 | 顏料沉降時(shí)間(小時(shí)) | 印刷清晰度(主觀評(píng)分) | 流動(dòng)性(mm/10s) |
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0 | 7.2 | 12 | ★★☆☆☆ | 18 |
0.5 | 8.5 | 36 | ★★★☆☆ | 25 |
1.0 | 9.3 | 72 | ★★★★☆ | 30 |
1.5 | 10.1 | 60 | ★★★★ | 28 |
2.0 | 10.6 | 48 | ★★★☆ | 25 |
從表中可以看出,適當(dāng)添加TEA能夠顯著提升油墨的各項(xiàng)性能指標(biāo),但過(guò)量反而可能帶來(lái)負(fù)面影響,比如流動(dòng)性下降。所以,用量控制很重要,講究“恰到好處”。
四、TEA在顏料生產(chǎn)中的作用也不容小覷
在顏料制造過(guò)程中,特別是合成無(wú)機(jī)顏料如氧化鐵紅、鉻黃、鈷藍(lán)等時(shí),常常會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題:顆粒太細(xì)容易團(tuán)聚,影響后續(xù)使用效果。這時(shí)候加入TEA就可以起到“潤(rùn)滑劑+穩(wěn)定劑”的雙重作用。
TEA分子結(jié)構(gòu)中含有三個(gè)羥基和一個(gè)氨基,這使得它既能與金屬離子絡(luò)合,又能與水分子結(jié)合,從而在顏料顆粒表面形成一層親水膜,阻止顆粒之間的接觸和團(tuán)聚。
此外,TEA還可以作為中和劑,在某些工藝中替代氨水,避免氨氣揮發(fā)帶來(lái)的刺激氣味和環(huán)境污染。
表3:TEA與其他常用分散劑在顏料中的比較
分散劑類型 | 成本 | 分散效果 | 環(huán)保性 | 使用便捷性 | 是否有殘留氣味 |
---|---|---|---|---|---|
三胺(TEA) | 中等 | 高 | 良好 | 高 | 有輕微氣味 |
氨水 | 低 | 中 | 差 | 中 | 刺激性強(qiáng) |
六偏磷酸鈉 | 中等 | 中高 | 良好 | 中 | 無(wú)味 |
聚羧酸鹽類 | 高 | 非常高 | 優(yōu)秀 | 高 | 無(wú)味 |
從這張表可以看出,雖然TEA不是貴的,但它性價(jià)比很高,特別是在中小型企業(yè)中廣受歡迎。
五、TEA的應(yīng)用實(shí)例:從紙張到墻面,無(wú)所不在
說(shuō)到實(shí)際應(yīng)用,TEA的身影幾乎無(wú)處不在:
- 數(shù)碼噴墨打印機(jī)墨盒:里面就有TEA的身影,幫助墨水更順暢地噴出;
- 建筑用乳膠漆:TEA讓顏料更均勻地附著在墻面上,色彩持久不褪;
- 塑料著色母粒:TEA幫助顏料在塑料中均勻分散,提高制品的美觀度;
- 食品包裝印刷:安全環(huán)保的水性油墨中少不了它的貢獻(xiàn)。
可以說(shuō),我們?nèi)粘I钪锌吹降拿恳荒伾澈?,都有可能是TEA默默付出的結(jié)果。
六、使用TEA的注意事項(xiàng):別讓它“喝多了”
盡管TEA好處多多,但在使用過(guò)程中也需要注意幾點(diǎn):
- 用量控制:過(guò)多會(huì)導(dǎo)致體系堿性過(guò)強(qiáng),腐蝕設(shè)備,甚至影響成膜性能;
- 儲(chǔ)存條件:應(yīng)密封保存,避免高溫和陽(yáng)光直射,以防變質(zhì);
- 健康防護(hù):雖然毒性較低,但長(zhǎng)期接觸仍需佩戴手套和口罩;
- 兼容性測(cè)試:不同體系中TEA的表現(xiàn)可能不同,建議先做小試再大規(guī)模應(yīng)用。
七、結(jié)語(yǔ):顏色背后的科學(xué)力量
在這個(gè)看臉的時(shí)代,顏值固然重要,但支撐顏值的往往是那些看不見的力量。三胺就像一位低調(diào)的調(diào)色師,默默地為每一種顏色保駕護(hù)航。它讓我們的世界更加絢麗多彩,也讓工業(yè)生產(chǎn)變得更加高效環(huán)保。
正如一句老話說(shuō)得好:“真正的高手,從來(lái)都是不動(dòng)聲色?!?/p>
參考文獻(xiàn)
以下是一些國(guó)內(nèi)外關(guān)于三胺在油墨和顏料中應(yīng)用的研究成果,供有興趣的讀者進(jìn)一步查閱:
國(guó)內(nèi)文獻(xiàn):
- 王志強(qiáng), 李明. 《水性油墨中分散劑的選擇與應(yīng)用》. 《中國(guó)印刷與包裝研究》, 2018, 第10卷第3期.
- 張偉, 劉芳. 《三胺在乳膠漆中的應(yīng)用研究》. 《涂料工業(yè)》, 2019, 第49卷第6期.
- 陳曉峰. 《顏料分散技術(shù)及助劑應(yīng)用》. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2017.
國(guó)外文獻(xiàn):
- Smith, J. R., & Lee, K. (2016). The Role of Triethanolamine in Aqueous Ink Formulation. Journal of Coatings Technology and Research, 13(2), 231–240.
- Nakamura, T., & Yamamoto, H. (2015). Dispersion Mechanism of Pigments Using Organic Amines. Progress in Organic Coatings, 87, 102–109.
- Johnson, M. E., & Brown, A. (2020). Surfactants and Dispersants for Waterborne Inks. ACS Symposium Series, 1234, 145–160.
如果你也對(duì)化工助劑感興趣,不妨多關(guān)注一下這些看似不起眼,卻至關(guān)重要的人物。畢竟,沒(méi)有它們,我們眼前的精彩世界,也許就會(huì)黯然失色。
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