專利名稱：一種顏料顆粒表面基團加載的裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，尤其是涉及一種顏料顆粒表面基團加載的裝置及其應(yīng)用，基于常壓低溫等離子體與流化床組合反應(yīng)裝置在顏料顆粒表面加載基團。
背景技術(shù)：
有機顏料具有品種多樣、色譜廣泛、顏色鮮艷、色調(diào)明亮、無毒，在涂料、油墨及塑料中得到廣泛應(yīng)用。此外，由于環(huán)境保護意識的增強，無機顏料的使用受到越來越多的限制，有機顏料則越來越受重視。但大多有機顏料的耐光穩(wěn)定性、耐熱穩(wěn)定性、耐溶劑性、耐遷移性、遮蓋力等往往不如無機顏料。因此有機顏料在涂料、塑料及各類橡膠制品中使用時常出現(xiàn)易褪色、易浮色、著色力弱等現(xiàn)象。因此，對有機顏料進行表面無機修飾以求得產(chǎn)品性能較為徹底的改善是非常重要的。但是，有機顏料表面通常為弱極性或者非極性，幾乎不存在能夠與修飾劑反應(yīng)縮合的基團。盡管有機顏料顆粒表面活性劑處理以及表面微膠囊化已經(jīng)取得了長足的進步，但是這些手段處理不能引入無機材料的優(yōu)點。將無機納米膜層的紫外屏蔽特性、高耐候性、親水性、化學(xué)惰性等優(yōu)點賦予有機顏料，從而提高有機顏料在水相中的分散性、耐候性以及耐酸堿性等性能，同時又不犧牲有機顏料的高裝飾特性才是顏料工作者追求的目標。介質(zhì)阻擋放電是在大氣壓條件下產(chǎn)生低溫等離子的方法，目前廣泛應(yīng)用于臭氧合成、空氣及水的凈化處理。其原理是對置電極間或電極表面存在介質(zhì)層，使得電極間放電空間產(chǎn)生等離子體氛圍。在材料改性領(lǐng)域，如CN 2895498Y和CN 1421565A公開了一種常壓低溫等離子體紡織面料處理設(shè)備和用于纖維表面改性的裝置。但是，這種裝置不適用于粉末狀顆粒三維表面進行均勻的基團加載。為了解決上述問題，我們發(fā)明了常壓低溫等離子體錯流接觸流化床中的顏料顆粒，利用等離子體腔中產(chǎn)生逸 出的各種粒子如電子、分子、離子、原子和自由基等作用于顆粒表面，實現(xiàn)顏料顆?；钚曰鶊F的加載的設(shè)備與方法。該方法可以對各類顏料顆粒進行改性，具有極大的市場前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決有機顏料表面處理修飾過程中因表面弱極性，導(dǎo)致修飾膜層的脫落問題的顏料顆粒表面基團加載的裝置及其應(yīng)用。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):一種顏料顆粒表面基團加載的裝置，包括氣固流化床以及經(jīng)管道與氣固流化床連接的固體進樣器、空氣泵及負壓收集器，還包括平面放電電極、冷卻循環(huán)系統(tǒng)、阻擋介質(zhì)、氣體儲罐構(gòu)成的常壓低溫等離子發(fā)生器，所述的平面放電電極連接電源控制放電，所述的阻擋介質(zhì)與平面放電電極平行設(shè)置；所述的冷卻循環(huán)系統(tǒng)控制平面放電電極與阻擋介質(zhì)之間的溫度，
所述的氣體儲罐向平面放電電極與阻擋介質(zhì)之間吹送工作氣體。所述的平面放電電極為不銹鋼、金、鉬、銅的金屬類材料制作得到的平板電極。所述的阻擋介質(zhì)采用尼龍、聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂、玻璃或硅膠制作得到。所述的平面放電電極與阻擋介質(zhì)之間的氣隙間距為2 20mm。所述的電源為頻率在I IOOKHz、電壓在I IOOKv的高壓交流電源所述的冷卻循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)采用的循環(huán)介質(zhì)為乙醇、乙二醇或是兩者的以任意比例混合得到的混合物。所述的工作氣體為氬氣、氦氣、氮氣、空氣或二氧化碳中的一種或幾種。顏料顆粒表面基團加載的裝置在使用時將常壓低溫等離子體發(fā)生器打開，利用空氣泵吹送的壓縮氣體將置于氣固流化床中的顏料顆粒流化，顏料顆粒以一定的表觀速度穿過流化床，常壓低溫等離子體發(fā)生器通入不同的工作氣體產(chǎn)生的不同電荷從發(fā)生器中逸出，與顏料顆粒錯流接觸，對顏料顆粒表面加載基團，改性后的顆粒收集到負壓收集器中。粉末顏料顆粒的表觀速度為0.1-0.5m/s，通過改變常壓低溫等離子體發(fā)生器內(nèi)壓縮氣體的種類、平面放電電極的電壓、頻率、氣隙間距，調(diào)整產(chǎn)生常壓等離子體的性質(zhì)，獲得不同改性效果的粉末顆粒，調(diào)整負壓收集器的壓力，將改性后的顆粒收集到收集器中，改變流化氣的速度，改變粉末顆粒在流化床中的停留時間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用常壓低溫等離子體錯流接觸流化床中的顏料顆粒，利用常壓低溫等離子體產(chǎn)生的各種粒子如電子、分子、離子、原子和自由基等作用于流化中隨機翻滾的顆粒表面。等離子體中粒子的能量一般約為幾個至幾十電子伏特大于材料的結(jié)合鍵能(幾個至十幾電子伏特)，從而使有機顏料表面的化學(xué)鍵斷裂而形成并導(dǎo)入各種新的官能團，如羥基、羧基等，使材料表面的親水性和表面張力顯著變化，提高表面的的極性，實現(xiàn)有機顏料顆粒表面活性基團的加載。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例1一種顏料顆粒表面基團加載的裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括氣固流化床I以及經(jīng)管道與氣固流化床I連接的固體進樣器2、空氣泵3及負壓收集器4，還包括平面放電電極
5、冷卻循環(huán)系統(tǒng)6、阻擋介質(zhì)7、氣體儲罐8構(gòu)成的常壓低溫等離子發(fā)生器。平面放電電極5連接電源9并控制放電，使用的電源為頻率在I IOOKHz、電壓在I IOOKv的高壓交流電源，使用的平面放電電極5為不銹鋼、金、鉬、銅等金屬類材料制作得到的平板電極。阻擋介質(zhì)7與平面放電電極5平行設(shè)置，使用的阻擋介質(zhì)7可以采用尼龍、聚四氟乙烯、環(huán)氧樹月旨、玻璃或硅膠等絕緣材料制作得到，平面放電電極5與阻擋介質(zhì)7之間的氣隙間距控制在2 20_。利用冷卻 循環(huán)系統(tǒng)6控制平面放電電極5與阻擋介質(zhì)7之間的溫度，可以采用的冷卻循環(huán)介質(zhì)為乙醇、乙二醇或是兩者的以任意比例混合得到的混合物。氣體儲罐8主要用于向平面放電電極5與阻擋介質(zhì)7之間吹送工作氣體，例如氬氣、氦氣、氮氣、空氣或二氧化碳中的一種或幾種。顏料顆粒表面基團加載的裝置在使用時將常壓低溫等離子體發(fā)生器打開，利用空氣泵3吹送的壓縮氣體將通過固體進樣器2進入氣固流化床I中的顏料顆粒流化，顏料顆粒以0.1-0.5m/s的表觀速度穿過氣固流化床1，常壓低溫等離子體發(fā)生器通入不同的工作氣體產(chǎn)生的不同電荷從發(fā)生器中逸出，與顏料顆粒錯流接觸，對顏料顆粒表面加載基團，改性后的顆粒收集到負壓收集器4中。通過改變常壓低溫等離子體發(fā)生器內(nèi)壓縮氣體的種類、平面放電電極的電壓、頻率、氣隙間距，調(diào)整產(chǎn)生常壓等離子體的性質(zhì)，獲得不同改性效果的粉末顆粒，調(diào)整負壓收集器的壓力，將改性后的顆粒收集到收集器中，改變流化氣的速度，改變粉末顆粒在流化床中的停留時間。實施例2使用該裝置對黃色顏料顆粒C.1.Pigment Yellow 3進行處理。平面放電電極采用黃銅制作，氧化硅板為阻擋介質(zhì)，電極與擋板間的距離為8_，電極間的交流電壓為10KV，10KHz，工作氣體為氬氣，通過處理器上下兩部分間的放電狹縫作為放電氣體，在放電空間產(chǎn)生藍紫色明亮輝光。氬氣的流量為10L/min。通過固體進樣器將黃色顏料顆粒輸送到流化床中，調(diào)整壓縮空氣的流速為，使顏料顆粒流化起來，并使流化床內(nèi)的表觀流速為0.lm/s。紅外譜圖結(jié)果表明，處理后的顏料顆粒紅外譜圖中出現(xiàn)羥基峰。實施例3使用該裝置對紅色顏料顆粒C.1.Pigment Yellow 170進行處理。平面放電電極采用不銹鋼制作，聚四氟乙烯板為阻擋介質(zhì)，電極與擋板間的距離為5mm，電極間的交流電壓為2KV，15KHz，工作氣體為氮氣，通過處理器上下兩部分間的放電狹縫作為放電氣體，在放電空間產(chǎn)生藍紫色明亮輝光。氬氣的流量為25L/min。通過固體進樣器將黃色顏料顆粒輸送到流化床中`，調(diào)整壓縮空氣的流速為，使顏料顆粒流化起來，并使流化床內(nèi)的表觀流速為0.5m/s。紅外譜圖結(jié)果表明，處理后的顏料顆粒紅外譜圖中出現(xiàn)羥基峰。
權(quán)利要求
1.一種顏料顆粒表面基團加載的裝置，包括氣固流化床以及經(jīng)管道與氣固流化床連接的固體進樣器、空氣泵及負壓收集器，其特征在于，還包括平面放電電極、冷卻循環(huán)系統(tǒng)、阻擋介質(zhì)、氣體儲罐構(gòu)成的常壓低溫等離子發(fā)生器， 所述的平面放電電極連接電源控制放電， 所述的阻擋介質(zhì)與平面放電電極平行設(shè)置； 所述的冷卻循環(huán)系統(tǒng)控制平面放電電極與阻擋介質(zhì)之間的溫度， 所述的氣體儲罐向平面放電電極與阻擋介質(zhì)之間吹送工作氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顏料顆粒表面基團加載的裝置，其特征在于，所述的平面放電電極為不銹鋼、金、鉬、銅的金屬類材料制作得到的平板電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顏料顆粒表面基團加載的裝置，其特征在于，所述的阻擋介質(zhì)采用尼龍、聚四氟乙烯、環(huán)氧樹脂、玻璃或硅膠制作得到。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顏料顆粒表面基團加載的裝置，其特征在于，所述的平面放電電極與阻擋介質(zhì)之間的氣隙間距為2 20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顏料顆粒表面基團加載的裝置，其特征在于，所述的電源為頻率在I ΙΟΟΚΗζ、電壓在I IOOKv的高壓交流電源
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顏料顆粒表面基團加載的裝置，其特征在于，所述的冷卻循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)采用的循環(huán)介質(zhì)為乙醇、乙二醇或是兩者的以任意比例混合得到的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顏料顆粒表面基團加載的裝置，其特征在于，所述的工作氣體為気氣、氦氣、氮氣、空氣或二氧化碳中的一種或幾種。`
8.如權(quán)利要求1-7中任一項所述顏料顆粒表面基團加載裝置的應(yīng)用，其特征在于，該裝置在使用時將常壓低溫等離子體發(fā)生器打開，利用空氣泵吹送的壓縮氣體將通過固體進樣器進入氣固流化床中的顏料顆粒流化，顏料顆粒以一定的表觀速度穿過流化床，常壓低溫等離子體發(fā)生器通入不同的工作氣體產(chǎn)生的不同電荷從發(fā)生器中逸出，與顏料顆粒錯流接觸，對顏料顆粒表面加載基團，改性后的顆粒收集到負壓收集器中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種顏料顆粒表面基團加載的裝置，其特征在于，所述的粉末顏料顆粒的表觀速度為0.1-0.5m/s。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種顏料顆粒表面基團加載的裝置及其應(yīng)用，裝置包括氣固流化床以及經(jīng)管道與氣固流化床連接的固體進樣器、空氣泵及負壓收集器，還包括平面放電電極、冷卻循環(huán)系統(tǒng)、阻擋介質(zhì)、氣體儲罐構(gòu)成的常壓低溫等離子發(fā)生器，平面放電電極連接電源控制放電，阻擋介質(zhì)與平面放電電極平行設(shè)置；冷卻循環(huán)系統(tǒng)控制平面放電電極與阻擋介質(zhì)之間的溫度，氣體儲罐向平面放電電極與阻擋介質(zhì)之間吹送工作氣體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用常壓低溫等離子體錯流接觸流化床中的顏料顆粒，利用常壓低溫等離子體產(chǎn)生的各種粒子如電子、分子、離子、原子和自由基等作用于顆粒表面，實現(xiàn)有機顏料顆粒表面活性基團的加載。
文檔編號C09B67/20GK103242679SQ201310189000
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月20日
發(fā)明者吳海霞, 趙覺新, 郭守武 申請人:南通市爭妍顏料化工有限公司