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·1822· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

表 1 颜料的接触角数值 2SiO 2 的 Si 元素的相对原子含量急剧升至 11.5%，
Table 1 Contact angles of pigment samples C.I.PR31*-3SiO 2 的 Si 元素的 含量 进一步 增至
颜料样品
12.2%。对于 O 1s 电子结合能来说，其数值随着 SiO 2
C.I.PR31*- C.I.PR31*- C.I.PR31*-
C.I.PR31 C.I.PR31* 层数的增加而增加，但是所有 SiO 2 包覆颜料 O 1s 的
1SiO 2 2SiO 2 3SiO 2
[24]
电子结合能都低于纯 SiO 2 的电子结合能（533.5 eV） ，
接触角/(°) 68.5 52.8 44.6 0 0
O 1s 电子结合能的位移是由于 SiO 2 粒子与聚电解质
由表 1 可知，C.I.PR31*-1SiO 2 的接触角由 52.8 的相互作用引起的，吸附的层数越多，SiO 2 粒子与
进一步降至 44.6，表明 SiO 2 包覆层能够增加颜料 聚电解质的相互作用越弱。以上元素分析和 O 1s 电
的亲水性，但 1 层 SiO 2 并不能完全包覆在颜料颗粒 子结合能的结果说明 2 层 SiO 2 已能达到有机颜料的
饱和覆盖率，这与 TEM 和接触角的分析结果相符。
表面，故其接触角降低程度有限；C.I.PR31*-2SiO 2
2.3 颜料的色光分析
和 C.I.PR31*-3SiO 2 的接触角都降至了 0，表明 2 层
取各颜料样品 0.3 g 分别与树脂油混合研磨刮
及 2 层以上的 SiO 2 几乎能够将有机颜料颗粒表面完
全包覆，使颜料显示出完全亲水的性能。同时，包 样；另取样品 0.1 g、钛白粉 1 g 分别与树脂油混合
覆 2 层 SiO 2 后颜料颗粒的最大粒径仍然不超过喷墨 研磨刮样。采用台式分光光度计测量刮样后的色光
印刷对油墨的粒径要求（0.5 μm），而其他印刷方式 值，以 Lab 色彩模型描述样品的色光信息。L 表示
亮度（Luminosity），a 表示从红色至绿色的色调范
用油墨及涂料等对粒径的要求更加宽松。因此，包
覆 2 层 SiO 2 即可达到使颜料完全亲水的目的，也能 围，b 表示从黄色至蓝色的色调范围，色光数值见表
够满足油墨、涂料等的应用要求。 3。其中，以 C.I.PR31 为标准样，颜料样品 C.I.PR31*、
2.2.2 XPS 分析 C.I.PR31*-1SiO 2、C.I.PR31*-2SiO 2 和 C.I.PR31*-3SiO 2
2
根据 X 射线光电子能谱计算得到的颜料颗粒表 的色差值 ΔE 可经公式：ΔE=  L  2  a  2  b 计算
面元素 C、N、O、Si 的相对原子含量列于表 2。 获得。式中：ΔE 为被测样品与参考样品之间色差值，
 L 、  a、  b 为被测样品与参考样品之间明度 L
表 2 颜料样品表面元素组成
Table 2 Surface element composition of pigment samples 和色度指数 a、b 的差值。
由表 3 可知，经过松香酸的改性后，颜料样品
相对原子含量/% O 1s 电子
颜料样品 的色光及冲淡后的色光发生了一定的变化，从 Lab
C N O Si 结合能/eV
数据看，亮度较改性前有一定的下降，色调与改性
C.I.PR31* 81.20 1.48 17.32 — 531.95
前相比偏向红色和蓝色方向，色差经计算为 0.68。松
73.45 1.19 22.46 2.90 532.20
C.I.PR31*-1SiO 2
香酸改性后颜料的着色力为 104.95%，上升了约
46.64 0.56 41.30 11.50 532.50
C.I.PR31*-2SiO 2
4.95%。根据米氏散射理论（Mie Theory）及 Chromey
44.65 0.54 42.58 12.20 532.60
C.I.PR31*-3SiO 2
Broekes 提出的以折射率计算颗粒直径和着色强度
注：—表示没有该项数据。
关系的理论 [25-26] ，当有机颜料的粒径降低时，着色
由表 2 可知经过 SiO 2 包覆后，Si 元素和 O 元素 力将得到明显提升，其最大值一般出现在粒径为
的相对原子含量随着 SiO 2 层数的增加而增加，相应 10~100 nm 时。经过松香酸改性后颜料的粒径减小，
的 C 元素和 N 元素的相对原子含量随着 SiO 2 层数 着色力明显增强，与该理论预测结果相符。经 SiO 2
的增加而减少，表明随着 SiO 2 层数的增加，有机颜 包覆后颜料的亮度均有所下降，颜色变深，a 和 b
料表面覆盖的二氧化硅越来越致密。从表中数据可 也有降低，且包覆层越多，色调的偏转程度越大，
知，C.I.PR31*-1SiO 2 的 Si 元素相对原子含量为 即色调越偏向绿色和蓝色方向。包覆 1 层、2 层和 3
2.9%，表明已有 SiO 2 包覆于颜料表面；C.I.PR31*- 层 SiO 2 的颜料样品色差 ΔE 分别为 0.80、0.96 和

表 3 颜料冲淡前、后的色光值
Table 3 Color values of pigment samples before and after dilution
未冲淡 冲淡
颜料样品 色差（ΔE） 着色力/%
L a b L a b
C.I.PR31 36.87 44.45 18.11 49.80 41.52 –7.62 0 100
C.I.PR31* 36.37 44.74 17.75 51.19 40.99 –7.69 0.68 104.95
36.20 44.56 17.68 51.05 40.87 –7.82 0.80 105.02
C.I.PR31*-1SiO 2
C.I.PR31*-2SiO 2 36.11 44.49 17.52 50.90 40.69 –7.99 0.96 105.09
C.I.PR31*-3SiO 2 35.08 44.36 17.47 50.76 40.62 –8.03 1.02 105.12