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正确选择颜料润湿分散剂的重要性


发布者:本站 发布日期: 2020-02-27 10:36:12 浏览量:

颜填料为固体颗粒,不同于染料,其在水或溶剂中是不溶解的,而是处于悬浮状态。固体颗粒要在体系中稳定存在,需要克服重力作用,否则会沉淀或分层。稳定体系中与颜填料颗粒自身重力相平衡的是颗粒间的作用力以及颗粒与水的亲和力。颜填料粒径的大小会影响分散稳定性,粒径越大,需要的平衡力或者亲和力越大,因而不易稳定悬浮于水中。在分散颜料剂粉体填料时要选择粒径小的,但是粒径越小,表面能较大易聚集,这就需要机械力破坏聚集体。颜填料经机械分散后,由于原始粒子比表面积大表面能大,颜填料会自发的聚集以降低比表面积,出现返粗的过程,即原始粒子会重新聚集成聚集体。为了防止颜填料返粗现象的发生,需要使用分散剂,同时帮助颜填料长期稳定的分散于水中。在涂料生产过程中,颜料分散是一个很主要的生产环节,它直接关系到涂料的储存,施工,外观以及漆膜的性能等,所以合理地选择分散剂就是一个很重要的环节。

分散剂通常包括两个部分:颜填料亲和锚固基团和溶剂化链,如下图所示。为了达到所需性能,分散剂必须具有适当的结构设计和控制良好的分子量分布,并保证锚固基团与溶剂化链的适当比例。

在水性体系中,分散剂的作用机理一般分为两类:电荷斥力和空间位阻。电荷斥力即分散剂作用于粉体使其表面带同种电荷,粒子间的静电斥力作用阻止其重新聚集成聚集体。空间位阻作用即分散剂作用在颜填料表面,由于其体积庞大,形成空间位阻而难于重新聚集成聚集体。现在的分散剂根据作用机理基本可以分为三类:静电稳定型、位阻型、复合型(静电位阻同时作用)。常用分散剂根据作用机理可分为:

1、电荷斥力:磷酸酯类、胺盐、钠盐

2、空间位阻:聚酰胺/酰亚胺、聚氨酯、聚丙烯酸酯

如何选择颜料润湿分散剂

1、分散体系的极性和树脂的成分决定:选择溶剂化链的范围

2、分散质(颜填料)的成分决定:选择何种锚固基团

选择分散剂需要根据颜料的不同考虑。

——无机颜料如碳酸钙、滑石粉、钛白粉、铁红、铁黄等,这些极性的分子结构非常易于与酸性基团如羧酸,磷酸或硫酸官能团相互作用,一般选用阴离子型如羧酸盐类、磷酸酯类、磺酸盐类等。例如,聚丙烯酸钠盐通常作为无机颜填料的分散剂,对于大部分无机颜填料来说,这类分散剂能提供相当满意的水相分散效果,且价格低廉。

——对有机颜料来说,芳香基团会很有效果,含有芳香基团(如苯基、萘基)的分散剂,对分散体的长期稳定特别有帮助。

有一点需要指出,透明氧化铁和炭黑是比较难分散的颜料,行业里会与有机颜料一起考虑。

在分散剂筛选实验中,经常会发现这种现象:对炭黑、酞菁系列有很好分散效果的分散剂却不能很好的分散DPP红、有机紫等有机颜料,反过来,分散剂能很好地分散稳定DPP红、有机紫等颜料,但通常用它来分散炭黑得到理想的色相,对酞菁系颜料的降粘作用也不明显。极少有分散剂能同时对上述两大类难分散颜料都表现出极其好的性能。对此有这样一种解释:不同颜料自身的氢键结构的多少及强弱会有所不同。炭黑、酞菁蓝等颜料,其最主要的颜料之间的相互作用力并非氢键占主导,而是其它作用力,例如炭黑层状分子之间的偶合作用,酞菁结构的偶合作用、卤素的作用。而它们的表面处理中带有的极性基团相对于颜料自身的结构有独立性。以DPP为代表的有机红、永固紫类颜料,其颜料自身设计中带有很强的氢键,这个氢键作用提高了颜料的性能, 也直接影响了分散剂对颜料的作用。其界面的极性基团参与了颜料自身的氢键作用。这一点经过颜料化后期处理之后确凿无疑。据此,可以解释为什么单用一个结构的分散剂不容易同时在两大类不同内在作用的颜料中同时获得最佳分散效果。因此,选择分散剂需要根据颜料的不同考虑。


 

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