Kupariftalosyaniinit

Kupariftalosyaniini (CPC) – pigmentit ovat poikkeuksellisen loistavan sävynsä, korkean tinttilujuutensa, edullisten kustannuksiensa ja erinomaisten kestävyysominaisuuksiensa ansiosta hallinneet väriaineteollisuutta siitä lähtien, kun ne otettiin kaupallisesti käyttöön 1935. He ovat suorittamassa 70 vuotta ansiokasta palvelusta erilaisten sinisten ja vihreiden pigmenttien kiistattomana johtajana. Tässä yhteydessä on aiheellista esittää lyhyt katsaus joihinkin näkökohtiin, jotka liittyvät niiden syntyyn, kehitykseen, muodostumismekanismeihin ja muihin niiden eri ominaisuuksia koskeviin hienompiin yksityiskohtiin.

1900-luvun alussa kaupallisesti saatavilla olevat siniset pigmentit koostuivat pääasiassa Ultramariinisinisistä, Preussinsinisistä, Indigojohdannaisista ja joistakin atsojohdannaisista. Valitettavasti yhdessäkään näistä ei ollut väriteollisuuden vaatimia haluttuja ominaisuuksia. Useimmilla näistä pigmenteistä oli huono kemiallinen kestävyys, epätyydyttävä happo-ja/tai emäskestävyys, riittämätön valonkesto ja huono sublimaatiokestävyys. Siihen aikaan värikemistit tarvitsivat halpaa ja kestävää pigmenttiä, jolla väriavaruuden sinertävä alue saatiin täytettyä. Kupariftalosyaniinisinisen löytyminen tarjosi heille tyydyttävän ratkaisun ongelmiinsa. Ftalosyaniinipigmentit osoittautuivat erinomaisiksi orgaanisiksi pigmenteiksi, koska ne kestävät uskomattoman hyvin kemiallisia iskuja, kestävät hyvin lämpöä ja valoa, yhdistettynä kirkkauteen ja varjon puhtauteen – kaikki väriteollisuuden tavoittelemat ominaisuudet.

Serendipities

kun palaamme menneisyyteen ja selvitämme ftalosyaniinien historiaa, voimme nähdä kolme kiehtovaa serendipisyystarinaa.

1. Vuonna 1907 Braun ja Tchermic yrittivät syntetisoida o-syanobentsamidia dehydraamalla ftalamidia etikkahappoanhydridin avulla (Scheme 1). Tutkijat eivät onnistuneet saamaan haluttua tuotetta, vaan saivat sen sijaan pienen määrän kirkkaan sinertävää yhdistettä, joka myöhemmin tunnettiin metallittomana ftalosyaniinina. Valitettavasti tutkijat eivät ymmärtäneet löytönsä merkitystä.

2. Ftalosyaniiniosan toinen vahingossa tehty synteesi kesti vielä 20 vuotta. Sveitsiläiset kemistit Von der Weid ja de Diesbach yrittivät syntetisoida ftalonitriiliä o-dibromibentseenistä ja kuparisyanidista. Yllättäen heidän reaktiomassasta eristämänsä tuote oli syvänsininen kuparikompleksi ftalonitriilin sijaan (Scheme 2).

ftalonitriiliä muodostettaneen tässä välituotteena, mutta se syklotetramerisoituu välittömästi reaktion sivutuotteena syntyvän kuparikupariftalosyaniinin läsnä ollessa muodostaen puolibromikupariftalosyaniinia.

3. Skotlantilaiset väriaineet, joita käytetään ftaali-imidin, hienon valkoisen kiinteän aineen, valmistamiseen ftaalianhydridin ja urean reagoidessa. Reaktio tapahtui yleensä lasivuoratussa, miedossa teräsastiassa, ja yksi ftaali-imidireaktoreista sai sinivihreän värisen tuotteen. Yritykset selvittää tämän epätavallisen havainnon todellinen syy johtivat ftalosyaniinin ensimmäiseen systemaattiseen laboratoriosynteesiin. Kun kemistit tutkivat reaktoria, sen sisemmässä lasivuorauksessa havaittiin halkeama, ja tätä kautta osa reaktantin sisällä olevasta reaktorista altistui ulkovuorelle, joka oli valmistettu miedosta teräksestä. He päättelivät, että sininen epäpuhtaus muodostui, kun ftaalianhydridiä, ftaali-imidia ja ammoniakkia sisältävä reaktiomassa joutui kosketuksiin raudan kanssa. Tämä sai heidät toistamaan nämä olosuhteet laboratoriossa ja onnistuneesti syntetisoida ei-toivotut epäpuhtaudet, rauta ftalosyaniini, reagoimalla ftaalihappoanhydridi, ammoniakki ja rauta filings (Scheme 3).

vuonna 1929 Skotlantilaiset väriaineet saivat patentin ftalosyaniinin valmistamiseen ftaalianhydridistä, metallisuolasta ja ammoniakista. Uuden pigmentin laaja akateeminen tutkimus paljasti, että empiirinen kaava oli c32h16n8m (missä M on metallia). Vuonna 1934 Sir Reginald Linstead työtovereineen päätteli monimutkaisen makrosyklisen rakenteen ja keksi nimen ftalosyaniini (ftalo teollisuusbensiinistä (tarkoittaa öljyä) ja syaniini tarkoittaa sinistä). M. Robertson vahvisti Linsteadin rakenteen käyttämällä Röntgenkristallografisen analyysin käsitettä ja osoitti, että molekyyli oli tasomainen eikä kolmiulotteinen.

rakenne

ftalosyaniinijärjestelmä on rakenteeltaan samanlainen kuin atsa–annuleenisarjassa, joka tunnetaan yleisesti nimellä porfiini. Kaksi tunnettua johdannaista ovat hemoglobiini, rauta III-kompleksi ja klorofylli, magnesiumkompleksi. Kemiallisesti kupariftalosyaniinia voidaan kutsua Tetra-atsatetrabentsoporfiinin kuparikompleksiksi. Molekyylillä on täysin konjugoitunut rakenne, jolla on poikkeuksellinen stabiilisuus. Molekyylin tasomaisesta rakenteesta voidaan nähdä, kuinka tehokkaasti metalliatomi suojautuu molekyylin sisäosissa. Keskusmetalliatomi on kovalenttisesti sitoutunut porfiinirenkaan kahteen nitrogeeniin ja sillä on myös koordinaattisidos kahden muun saman renkaan nitrogeenin kanssa. Muita ftalosyaniinien stabiilisuuteen vaikuttavia tekijöitä ovat molekyylin symmetria ja dipolimomentin puuttuminen.

erilaiset perifeeriset substituutiot ovat mahdollisia ftalosyaniinirenkaassa. On raportoitu lukuisia kupariftalosyaniinianalogeja, joissa isoindoliyksikkö on korvattu useilla muilla heterosyklisillä renkailla. Nyt tiedetään, että ftalosyaniinin makrosykli voi kompleksoitua yli 70 eri alkuaineesta johdettujen kationien kanssa. Cu2+ – ionin ftalosyaniinikompleksi on niin voimakas, että Cu2+ – kationin irrottamiseksi sen keskusontelosta tarvitaan makrosyklin tuhoutumista. Päinvastoin, Li+-ja Mg2+-ionien metallikompleksit ovat epästabiileja, ja nämä labiiliionit voidaan helposti poistaa laimeiden happojen avulla turkoosin sinisen värisen metallittoman ftalosyaniinin valmistamiseksi.

Syklotetramerisaation mekanismi

kupariftalosyaniinin valmistamiseen on kaksi kaupallisesti tärkeää prosessia. Toinen perustuu ftalonitriiliin ja toinen käyttää ftaalihappoanhydridiä. Ftalonitriiliprosessissa saadaan usein tuotetta, jossa on vähemmän epäpuhtauksia. Toinen tämän reitin erityisetu on klooriftalosyaniinien muodostuminen, kun käytetään sopivia kuparisuoloja. Kloorausaste riippuu reaktiossa käytetyn kuparisuolan tyypistä. CuCl2 antaa aina tuotteen, joka sisältää keskimäärin yhden klooriatomin per kupariftalosyaniinimolekyyli, kun taas CuCl voi tuottaa vain puolikloorikupariftalosyaniinia. Toisaalta metallisen kuparin käyttö antaa tavallista kupariftalosyaniinia. Kaaviot 4-6 kuvaavat erilaisia todennäköisiä reaktiomekanismeja kupariftalosyaniinien muodostamiseksi ftalonitriilistä.

ftalonitriilin ja Kuparikloridin reaktio

on esitetty, että syklisaatio aloitetaan kloridi-anionin hyökkäyksellä kupari-ionin aktivoimaan nitriiliryhmän elektrofiiliseen hiileen. Tämä käynnistää tetramerisaation, kuten kaaviossa 4a esitetään.

initiaatiossa käytetty kloridinukleofiili hapettuu kloroniumioniksi luovuttamalla kaksi elektronia makrosyklikompleksille. Näin muodostuva kloroniumioni käy joko suoraan läpi aromaattisen elektrofiilisen substituution 4-asemassa tai yhdistyy toisen kloridi-ionin kanssa muodostaen kloorimolekyylin, joka puolestaan osallistuu substituutioreaktioon muodostaen monoklooriftalosyaniinia ja vetykloridikaasua. Näin muodostuva lopputuote sisältää keskimäärin yhden klooriatomin CPC-molekyyliä kohti (Scheme 4b).

Ftalonitriilin ja Kuparikloridin reaktio

tässä reaktiomekanismi voidaan selittää vapaiden radikaalien reitillä, jossa kuparikuprinen ioni hapetetaan kupriseen tilaan, mikä edesauttaa yhden elektronin makrosyklin muodostumista. Toinen konjugoituneen porfyriinirenkaan täyttymiseen tarvittava elektroni luovutetaan kloridinukleofiililla, joka puolestaan hapettuu klooriradikaaliksi (Scheme 5).

tässä mekanismissa kahden kupariftalosyaniinirenkaan muodostuminen synnyttää kaksi klooriradikaalia, jotka yhdistyvät muodostaen kloorimolekyylin, joka voi sitten reagoida yhden Kupariftalosyaniinimolekyylin kanssa, kuten kuvassa 4 on kuvattu. Mutta tässä tapauksessa lopputuotteella on tilastollinen keskiarvo 0,5 klooriatomia per kupariftalosyaniinimolekyyli (semikloorikupariftalosyaniini).

Ftalonitriilin ja kuparin reaktio

kun reaktiossa käytetään metallista kuparia, reaktion käynnistämiseen tarvitaan nukleofiilin apua. Koska tämä nukleofiili regeneroituu reaktion lopussa, sitä tarvitaan vain katalyyttisiä määriä. Scheme 6 kuvaa kupariftalosyaniinin (CPC) muodostumista.

CPC – hydrofobinen ja hydrofiilinen

CPC-molekyylissä on 18 konjugoitunutta π-elektronia, jotka muodostavat elektronipilven molekyylitason molemmin puolin. Tämä yhdessä porfiinirenkaassa olevien typpiatomien kanssa myötävaikuttaa molekyylin polaariseen osaan, kun taas CPC: n bentseenirenkaiden vetyatomit ovat hyvin ei-polaarisia. Kupariftalosyaniinimolekyyli koostuu siis kaiken kaikkiaan sekä hydrofiilisistä että hydrofobisista alueista. Kidevedellisessä tilassa jokainen molekyyli on järjestetty toinen toisensa yläpuolelle, jotta saavutetaan edullinen ja stabiili π-π-vuorovaikutus. Tämän suuntauksen seurauksena suurin osa polaarisista tahkoista hautautuu Kiteen sisään, ja pinnalle altistuvia osia ovat ei-polaariset vetyatomit ja bentseenirenkaan substituentit. Lyhyesti sanottuna ftalosyaniinikiteen huomattava pinta on ei-polaarinen, mikä edistää kupariftalosyaniinipigmenttien erittäin hydrofobista luonnetta. On myös mahdollista lisätä Kiteen hydrofiilisyyttä muuttamalla sen muotoa. BASF: n r Sappok1 on tehnyt laajoja tutkimuksia eri muotoisilla B-CPC-yhdisteillä ja osoittanut kokeellisesti, että isometriset pigmentit ovat hydrofiilisempiä kuin akikulaariset pigmentit, koska ensin mainituissa on suhteellisen paljon tyvitasoja.

väri

vaikka CPC: n molekyylirakenne on keskeinen tekijä sen koloristisissa ominaisuuksissa, hiukkasten muodolla, koolla ja kiderakenteella on ratkaiseva merkitys pigmentin lopullisen sävyn määrittämisessä. Esimerkiksi B-kupariftalosyaniinin isometrisissä kiteissä on vihreämpää sävyä kuin akikulaarisissa One1. Tämä osoittaa, että B-kupariftalosyaniinipigmentin värisävyä voidaan muuttaa muuttamalla sen kidekasvutapaa. Jotkut lisäaineet tai jopa jotkut epäpuhtaudet (jotka muodostuvat CPC: n valmistuksen aikana) voivat edistää tai estää kiteiden kasvua tietyissä faaseissa. Tämä riippuu kunkin faasin napaisuudesta ja kemiasta. Selkeämpi ymmärrys kiteessä nopeasti kasvavan vaiheen luonteesta auttaa räätälöityjen lisäaineiden suunnittelussa hallitsemaan sen kasvua halutulla tavalla. Samoin kiteessä molekyylien pinoamisen luonne ja muoto vaikuttavat pigmentin lopulliseen sävyyn. Näistä syistä eri polymorfit CPC näyttää selvästi eri sävyjä.

tuotanto

yleensä raakaa kupariftalosyaniinia valmistetaan reagoimalla ftaalianhydridiä, ureaa, kupari / kuparisuolaa ja ammoniummolybdaattia (katalyyttinä) korkealla kiehuvassa liuottimessa kuten o-nitrotolueenissa, triklooribentseenissä tai alkyylibentseeneissä. Liuottimen valinta on erittäin tärkeää, koska sillä on merkittävä rooli epäpuhtauksien syntymisessä. Reaktion päätyttyä liuotin poistetaan tyhjötislauksella ja näin saatu raakatuote puhdistetaan edelleen käsittelemällä laimealla happo-ja emäsliuoksella, jolloin emäksiset ja happamat epäpuhtaudet poistetaan. Näin saatu tuote kuivataan ja jauhetaan käytettäväksi jalostuksen seuraavissa vaiheissa.

Kidemodifikaatiot

Unsubstituoitumaton kupariftalosyaniinisininen esiintyy erilaisissa kidemodifikaatioissa. Ne on nimetty kreikkalaisilla kirjaimilla löytöjärjestyksessä (a, b,g, d jne. Näistä a-ja b-muutostyöt ovat saaneet huomattavan kaupallisen merkityksen teollisuudessa. E-muunnos kasvattaa suosiotaan myös puhtaan punertavan sävynsä ansiosta.

eri polymorfien tarkka molekyylijärjestely on paljastettu kolmiulotteisella Röntgendiffraktiotekniikalla. Nyt tiedetään, että lähes kaikissa muunnoksissa tasomaiset kupariftalosyaniinimolekyylit on järjestetty yksiulotteiseen pinoon. Näiden pinojen suhteelliset järjestelyt sekä viereisten molekyylien pinoaminen päällekkäin ovat erilaisia eri muunnoksissa. Voimme myös nähdä merkittävä ero välinen kulma nidonta akselin pinot ja akselin kohtisuorassa molekyylitasossa. Tämä epäyhtenäisyys on pääsyy CPC: n eri polymorfien sävyeroihin ja stabiilisuuteen (Kuva 1).

B-modifikaation termodynaaminen Stabiilisuus

beta-modifikaation molekyylipakkauksessa on esitetty, että jokaisen molekyylin keskellä oleva kupariatomi koordinoituu viereisten molekyylien typpiatomien kanssa. Tämä muodostaa vääristyneen oktaedrigeometrian, joka on hyvin yleinen ja suosittu kuparin komplekseissa. Alfatyyppisissä kiteissä tällainen koordinaatio ei ole mahdollista. Toinen positiivinen asia molekyylijärjestelyssä beetassa on eri molekyylipinojen tiivis yhteys. Tällöin yhden pinon molekyylit on järjestetty Kasvot reunalle-tyyliin vierekkäisten pinojen molekyylien kanssa (kuva 2).

tämän järjestelyn seurauksena yhden molekyylin π-elektronit ja vierekkäisten pinojen molekyylien perifeeriset vetyatomit ovat lähekkäin. Tämä vaikuttaa siihen, että Kiteen sisällä olevat molekyylipinot ovat voimakkaasti yhteydessä toisiinsa. Beetamodifioinnin koko kidehila stabiloituu siis näillä kahdella tavalla. Kaikki näihin stabiileihin järjestelyihin vaikuttavat tekijät voivat vaikuttaa kidemuodostukseen beetamuodossa. Perifeerisen vedyn korvaaminen muilla tilaa vievillä atomeilla tai ryhmillä vaikeuttaa betapakkausta. Näin ollen mono-ja poly-haloftalosyaniinit esiintyvät alfamuodossa beetan sijaan.

B-modifikaation valmistus

synteesissä saatava raaka pigmentti koostuu pääasiassa B-modifikaatioiden kiteistä, mutta nämä ovat kooltaan hyvin suuria eikä niillä ole pigmenttiarvoa. Prosessia, jossa nämä ylisuuret hiukkaset muunnetaan optimikokoisiksi kiteiksi käyttöominaisuuksien, kuten värilujuuden, sameuden/läpinäkyvyyden, dispergoituvuuden, sävyn, flokkulaation ja kiteytymisvakauden suhteen, kutsutaan viimeistelyksi.

viimeistelyprosessin ensimmäinen vaihe on karkeasti kiteisen tai agglomeroidun raakapigmentin esivakiointi. Tässä karkean pigmentin ylisuuret hiukkaset jauhetaan pallomyllyssä. Esivakioinnin tarkoituksena on pienentää pigmentin primaarihiukkaskoko 0,01-0,05 mikroniin. Vaikka hiukkaskoon pieneneminen tapahtuu esivakioinnin aikana, primaarihiukkasten voimakas aggregoituminen on väistämätöntä, mikä johtaa 0,5-100 mikronin agglomeraattien muodostumiseen. Toinen hionnan aikana tapahtuva prosessi on B-faasin muuntaminen A. J. R. Fryer2: ksi olettaen, että hiontaprosessissa käytetyn korkean leikkausarvon vuoksi jotkut B-faasin molekyylipinot menevät sijoiltaan alkuperäisestä asennostaan aiheuttaen aukon kidehilaan, mikä puolestaan johtaa viereisen pinon liikkumiseen kohti vapaata tilaa. Näin syntyy uusi molekyylien pinoamisen järjestely, joka on samanlainen kuin asetelma muunnoksessa. Näin syntynyt Uusi Vaihe b-Kiteen sisällä toimii ytimenä a-faasin kasvulle ja johtaa B: n asteittaiseen muuttumiseen A: ksi. kaavamainen esitys a-faasin ytimien muodostumisesta B-kiteessä on esitetty kuvassa 3.

näin tuotettu A, b-seos koostuu pääasiassa pienistä tiilenmuotoisista kiteistä koostuvista kiviaineksista, jotka on pakattu pääasiassa kasvotusten. Pieniä määriä kiteytyviä liuottimia, kuten ksyleeniä, lisätään usein pallojyrsintävaiheessa a: n muuttamiseksi B: ksi. Liuotinkäsittelyä käytetään a: n muuntamiseen b: ksi ja sitä seuraavaan kidekasvuun. M. McGarvey ja R. B. McKay3 tutkivat esivakautuksen jälkeen muodostuneen CPC: n mikrorakenteen luonnetta ja sen vaikutusta lopulliseen liuottimen ehdollistamiseen. Ne korreloivat valmiin pigmentin tosiasiallisen dispergoituvuuden pallojyrsintävaiheessa käytettyjen hiontaolosuhteiden kanssa. Esivakioitu pigmentti, jonka aggregaattirakenne on heikosti koherentti, vaatii vähemmän aikaa ja/tai vähemmän voimakasta liuotinta a: n ja b: n muuntamiseen kuin ne, joissa aggregaatit ovat kompaktimpia ja koherentimpia. Näin ollen on välttämätöntä standardoida lopullinen liuottimen viimeistelyprosessi uudelleen aina, kun esivakiointivaiheessa olevia parametreja muutetaan. Jos näin ei toimita, tuloksena voi olla laadultaan epäyhtenäisiä tuotteita. Esikäsitellyn raakaöljyn viimeistely voidaan tehdä joko liuottimen refluksoinnilla veden ja kiteytyvän liuottimen seoksessa tai suolahionnalla vaivauslaitteessa glykolien läsnä ollessa. Molemmissa prosesseissa keskeisissä vaiheissa lisätään sopivia lisäaineita kidekasvun hillitsemiseksi ja myös lopullisen pigmentin optimaalisen dispergoituvuuden aikaansaamiseksi. Koska pitkäaikainen refluksi ja vahvan liuottimen käyttö johtavat usein yli kiteytymiseen, liuottimen ja refluksiajan valinta on hyvin kriittinen. Yli kiteytyminen pigmentti usein haittaa sen tinctorinen vahvuus. Erilaisia CPC-johdannaisia käytetään yhdessä muiden pinta-aktiivisten aineiden kanssa valmiin pigmentin pinnan muokkaamiseen. Johdannaisen valinta, pinta-aktiivinen aine ja pintakäsittelyvaiheessa käytetyt olosuhteet ovat avaintekijöitä lopputuotteen suorituskyvyn määrittämisessä erilaisissa sovellusalustoissa.

Muunnosvalmiste

tämä CPC-laatu voidaan valmistaa joko liuottamalla tai turpoamalla raakaa pigmenttiä rikkihappoon, minkä jälkeen se hydrolysoidaan veteen. Voimakkaasti kiteisen pigmentin hajoaminen johtuu sen typpiatomien protonoitumisesta vastaavien sulfaattien muodostamiseksi. Rikkihapon konsentraatiosta riippuen yksi CPC-molekyyli voi ottaa vastaan jopa kahdeksan rikkihappomolekyyliä (johtuen renkaan kahdeksan typpiatomin protonoitumisesta). Sekoitusaste, liuenneen CPC: n lisäysnopeus, lämpötila ja pinta-aktiivinen aine jne., ovat hydrolyysivaiheen tärkeimmät parametrit, jotka lopulta määrittävät valmiin pigmentin hiukkaskoon.

modifikaation kiteytyminen

puhtaasta alfa-CPC-pigmentistä käy läpi faasimuutoksen, jota seuraa kidekasvu, kun sitä käsitellään aromaattisilla hiilivedyillä tai se altistetaan korkeille lämpötiloille. Näitä olosuhteita esiintyy yleensä, kun alfa CPC: tä käytetään tällaisia liuottimia sisältävissä maaleissa/musteissa ja kun sitä käsitellään muovien värjäämiseksi korkeissa lämpötiloissa. Vastamuodostuneen faasin on todettu olevan termodynaamisesti stabiili b-muunnos ja verrattain suuremmassa kiteisessä muodossa. Tämä muutos vaikuttaa sävyyn ja vähentää tinttilujuutta. Molekyylien järjestely alfamuunnoksessa on yksi vähiten stabiileista CPC: n polymorfeista. CPC-pigmentin liukoisuus aromaattisiin liuottimiin on rajallinen, minkä vuoksi molekyylit liikkuvat jatkuvasti muodon hiukkaspinnasta liuottimeen ja liuottimesta hiukkaspintaan. Tämä prosessi on dynaamisessa tasapainossa. Molekyylit, jotka tulevat ulos liuoksesta luonnollisesti kiteytyvät vakaimmassa B-muodossa, ja tasapainon säilyttämiseksi yhä useammat molekyylit liukenevat ja uudelleen kiteytyvät, jotta a: n täydellinen muuntaminen b: ksi tapahtuisi. sopivien määrien 4-substituoituja johdannaisia, erityisesti 4-kloorikupariftalosyaniinia, sisällyttäminen havaittiin estämään faasikonversio. Mutta kloorisubstituutio 3-asennossa ei vaikuta stabilointiin. Alumiini -, Tina-ja magnesiumftalosyaniinien on todettu olevan erittäin tehokkaita stabilointiaineita, kun niitä käytetään sopivissa suhteissa.

Pintakäsittely

pigmentin pinnan luonne vaikuttaa useisiin ominaisuuksiin sen lopullisessa levityksessä. Yksittäisten kiteiden, kiteiden ja sideaineiden (hartsit/dispergointiaineet/pinta-aktiiviset aineet) sekä kiteiden ja liuottimien väliset vuorovaikutusvoimat ovat ratkaisevassa asemassa flokkulaationkestävyyden ja reologisten ominaisuuksien määrittämisessä. Viimeistelyn loppuvaiheessa primaaripigmenttihiukkaset on yhdistettävä, jotta valmistelevasta väliaineesta saadaan helposti eristettyä. Koska vahva koherentti aggregaatio vaikuttaa haitallisesti pigmenttien dispergoituvuuteen, on ryhdyttävä riittäviin toimiin sen lujuuden vähentämiseksi. Yleensä tämä saavutetaan pinnoittamalla pigmenttipinta sopivilla lisäaineilla. Tämä prosessi auttaa inaktivoimaan pigmentin aktiivisia keskuksia, jotka osallistuvat voimakkaaseen aggregaatioon. Tämän lisäksi pinnoitteen peittävyyden lisääminen vähentää pigmentin ja pigmentin välistä kontaktia, mikä puolestaan vähentää aggregaatin mekaanista lujuutta ja siten parantaa sen dispergoituvuutta. Asianmukaisesti valitut lisäaineet voivat myös muuttaa pigmenttipinnan hydrofiilistä / hydrofobista luonnetta.

Ftalosyaniinipigmenttien pintakäsittelyssä on käytetty erilaisia lisäaineita, kuten kolofoneja, rasva-amiineja ja pigmenttijohdannaisia. Ftalosyaniinien johdannaisten käyttö pintakäsittelyn lisäaineena on teollisuudessa hyvin suosittua. Koska nämä kupariftalosyaniiniyhdisteet kiinnittyvät erityisen voimakkaasti tiettyihin pigmenttikiteiden tasoihin, ne kiinnittyvät voimakkaammin CPC-pigmentin pintaan kuin mitkään muut tavanomaiset lisäaineet. Voidaan räätälöidä pigmenttijohdannaisen substituenttiryhmien luonne lopullisen sovellusalustan vaatimuksen mukaan. Esimerkiksi amiinisubstituoidut pigmenttijohdannaiset saavat aikaan vetysidoksen levitysaineen happamien komponenttien kanssa, ja siksi näiden tyyppien johdannaiset ovat erittäin tehokkaita kaikkialla, missä käytetään happamia sideaineita. Sideaineen molekyylit, jotka ovat kiinnittyneet pigmenttipintaan tällä tavalla, antavat riittävän steerisen esteen pigmentin flokkulaation estämiseksi. Riittävän pitkät ja solvatut substituentit R, R ’ – ryhmät muodostavat myös steerisen esteen ulottumalla kohti nestefaasia. Tällöin R, R’ – ryhmien kemia voidaan räätälöidä sovellusalustan napaisuuden mukaan.

myös muita ftalosyaniinijohdannaisia kuten sulfonihappoja, sulfonamideja, sulfoniumsuoloja käytetään laajalti erikoispigmenttien valmistamiseen tiettyihin käyttötarkoituksiin. Synteettinen muotoilu ja käytetyt hoitomenetelmät ovat ratkaisevan tärkeitä, jotta laadukkaiden pigmenttien tuotanto olisi johdonmukaista.

kiitokset

kiitän vilpittömästi Colin Goochia (Resene Paintsin tekninen johtaja) ja arvostettua kollegaani Chris Monigattia jatkuvasta kannustuksesta ja tuesta tämän artikkelin loppuun saattamiseksi.

Ajith Aravindakshan väitteli tohtoriksi orgaanisen kemian alalta Udct: n Dyes Divisionista Mumbaista Intiasta. Hän on työskennellyt Ciba Specialty Chemicals India Ltd: ssä. (Tutkija) ja Meghmani Organics Ltd; (johtaja r&D); ja työskentelee tällä hetkellä Resene Paintsissa, Uudessa-Seelannissa, Pigmenttivalmisteiden kemistinä. Hänet tavoittaa osoitteesta [email protected].