分散助劑概述

分散助劑

能提高所制成分散液體的穩(wěn)定性。有效的顏料分散劑可使顏料發(fā)生潤(rùn)濕、分散和穩(wěn)定。

通常水性涂料可使用苯乙烯――三聚氰胺類或聚丙烯酸類分散劑，溶劑型或者無溶劑涂料通常使用低分子量的改性醇酸樹脂和聚酯樹脂，也可使用脂肪酸衍生物或者卵磷脂類產(chǎn)品。

在溶劑型涂料中，添加顏填料會(huì)在涂膜表面產(chǎn)生程度不一的粗糙度，從而在一定程度上影響漆膜的光澤及流平性。因而選擇加入適合的潤(rùn)濕分散助劑可使得顏填料分散顆粒比較細(xì)小均勻，從而顏料的著色力和遮蓋力得以保證，進(jìn)而漆膜的光澤及流平性也得到改善。

溶劑普遍不像水那樣具有高介電常數(shù)，使得靜電斥力機(jī)制不能發(fā)揮作用。溶劑型涂料所使用的分散助劑，主要依賴于提供體系的錨固作用和空間位阻等發(fā)揮作用。為了穩(wěn)定顏填料的分散，特別是有機(jī)顏料和碳黑，必須使空間位阻或體系提供的錨固作用成為主要的作用方式。

選擇顏料潤(rùn)濕分散助劑前必須了解顏料表面的特性，如粒徑、粒徑分布、形狀、表面化學(xué)結(jié)構(gòu)、表面能和酸堿性等。表面含羧基羰基采用含堿性錨式基團(tuán)的分散劑有利于分散帶酸性基團(tuán)的顏料，如多數(shù)表面含羧基和羧基的色素碳黑;而鈦白顏料表面經(jīng)具兩性的氧化硅或氧化硅等包膜，含酸性或堿性錨式基團(tuán)的分散劑均有效;顏料表面極性會(huì)因其表面含有羰基、羥基等極性基團(tuán)而增加，這有利于潤(rùn)濕分散劑吸附。

實(shí)際上很少企業(yè)直接在溶劑型涂料中加入顏料，將它們制成色漿或干脆外購(gòu)色漿是通常采用的方法，這樣可以避免因過砂磨機(jī)而損害樹樹脂的分子結(jié)構(gòu)。而溶劑型涂料中多用滑石粉做底漆和膩?zhàn)印?/p>

在外購(gòu)的色漿中，為增加其顏料固含量以及分散穩(wěn)定性，通常加入一些助分散樹脂，這類樹脂多為酮/醛類，一定與各種涂料樹脂具有優(yōu)異的兼容性。如著名的LaropalA81就是1 mol尿素和3 mol異丁醛縮聚形成的醛進(jìn)一步縮合的產(chǎn)物;另一類助分散樹脂是基于甲基環(huán)己酮的樹脂，它們?cè)谥咀鍩N類溶劑中有較好的溶解性，但通常顏料的潤(rùn)濕性較差;而基于苯乙酮的助分散樹脂改善了顏料的潤(rùn)濕性，但隨之溶解性和兼容客性變差。如果量足夠大，你也可以選揮自己研磨制備色漿，其好處是，你可以制備你想要的任何顏色的色漿。在自己研磨制備色漿時(shí)，你可以直接選擇與涂料配方一致的樹脂和溶劑體系，輔之以少量助分散樹脂，從而最大程度地提高色漿與涂料體系的兼容性。當(dāng)你外購(gòu)色漿時(shí)，千萬要注意色漿中溶劑與涂料體系的溶劑要容易混容。通用型色漿基本上不靠譜。兼容性和顏色不好把握是多數(shù)大中型涂料廠仍選擇自己研磨制備色漿的原困。

即使你直接用顏料色漿也存著顏料在涂料體系中進(jìn)一步分散穩(wěn)定的過程。涂料中所使用溶劑的種類也左右著潤(rùn)濕分散劑種類和量的選擇。如果體系中溶劑不能使顏料分散體的空間位阻穩(wěn)定層溶劑化涂料將發(fā)生顏料絮凝;如果溶劑對(duì)顏料分散體的錨式基團(tuán)有太強(qiáng)的溶解作用，將會(huì)使吸附在顏料表面的分散劑被解吸附，從而有可能導(dǎo)致顏料粒子不可逆的聚集-返粗。

用溶劑稀釋較高濃度色漿時(shí)，常常由于溶劑加入過快導(dǎo)致局部溶劑濃度過高，從而使顏料發(fā)生絮凝以至返粗，特別是當(dāng)顏料分散體不很穩(wěn)定時(shí)更易發(fā)生。當(dāng)所選潤(rùn)濕分散劑可被涂料中溶劑完全溶解時(shí)，潤(rùn)濕分散劑會(huì)被阻礙與顏填料界面接觸。所以潤(rùn)濕分散劑要不被涂料中溶劑完全溶解，但能與溶劑兼容又能與溶劑揮發(fā)后的樹脂相容，而又不影響涂料各項(xiàng)性能指標(biāo)才是最重要的。也即涂料體系中的溶劑不能太好而把分散劑從顏料上剝離，也不能太差而使分散劑的“尾巴”分解。

溶劑型涂料中使用的樹脂常含有羧基，羥基和亞氨基等，它們能部分吸附在顏料表面。在堿性顏料表面，如鈦白粉，使用帶一定數(shù)量羧基的丙烯酸共聚物;在酸性顏料表面，如碳黑，使用帶堿性官能團(tuán)的丙烯酸共聚物，均能明顯提高顏料的分散穩(wěn)定性。但樹脂中官能團(tuán)品種和數(shù)量有限，它們?cè)谀撤N程度上可減少潤(rùn)濕分散劑用量。如醇酸樹脂含有大量的長(zhǎng)鏈飽和脂肪烴或者不飽和脂肪烴基團(tuán)，相比一般的聚酯樹脂具有更低的表面張力，從而對(duì)顏料有更好的潤(rùn)濕能力。另外，醇酸樹脂合成的反應(yīng)，最終產(chǎn)物含有大量的低分子量組分，這類低分子量組分具有更好的潤(rùn)濕顏料的能力。因而醇酸樹脂體系涂料中很少用潤(rùn)濕劑。在醇酸樹脂中分散炭黑及Ti02時(shí)，加添l%的氨基醇類分散劑，分散效率可提高3倍。

溶劑型涂料多采用高分子量潤(rùn)濕分散劑又稱超分散助劑，因?yàn)樗鼈兙哂信c顏料表面親和的錨定基和構(gòu)成空間位阻的伸展鏈。由于錨定基必須能夠牢固地吸附在顏料表面上，伸展鏈又必須能與樹脂溶液相容。很顯然均聚物滿足不了這兩個(gè)常常是相互矛盾的要求，所以必須是某種形式的官能化聚合物或共聚物。它們多數(shù)是嵌段共聚的聚氨酯和長(zhǎng)鏈線型的聚丙烯酸酯化合物。了解高分子量分散劑的結(jié)構(gòu)對(duì)選擇使用是至關(guān)重要的。如對(duì)于像酞菁藍(lán)、二嗯嗪紫類有機(jī)顏料可采用它們自身的衍生物為錨定基;對(duì)于具有氫鍵給予體和接受體的顏料表面可采用多胺和多醇為錨定基。

使用超分散劑時(shí)我們要把握以下三點(diǎn)：

◆選擇能通過偶極-偶極作用、離子鍵作用等形成單點(diǎn)錨固的超分散劑可成功潤(rùn)濕分散穩(wěn)定表面極性較強(qiáng)的大部分無機(jī)顏料及部分有機(jī)顏料。

◆選用多個(gè)錨固基團(tuán)的超分散劑，通過多點(diǎn)弱錨固以增強(qiáng)總的吸附牢度對(duì)低極性表面的大部分有機(jī)顏料和部分無機(jī)顏料有效。

◆對(duì)于非極性顏料，應(yīng)選擇協(xié)同增效劑與超分散劑配合使用，利用協(xié)同增效劑(顏料衍生物)與有機(jī)顏料結(jié)構(gòu)相似的特點(diǎn)，使之更易吸附在顏料粒子表面上，同時(shí)為超分散劑提供一些極性錨固位。對(duì)于某些完全非極性或極性很低的有機(jī)顏料及部分炭黑，因不具備可供超分散劑錨固的活性基團(tuán)，故不管使用何種超分散劑，分散效果均不明顯，此時(shí)需要使用帶有極性基團(tuán)的顏料衍生物作為表面增效劑。

實(shí)際上，它們的分子結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)與待分散顏料非常相似，因此它能通過分子間范德華力緊緊地吸附于有機(jī)顏料表面，同時(shí)通過其分子結(jié)構(gòu)的極性基團(tuán)為超分散劑錨固基團(tuán)的吸附提供活性位。通過這種協(xié)同作用，超分散劑就能對(duì)有機(jī)顏料產(chǎn)生非常有效的潤(rùn)濕和穩(wěn)定作用。

常用的表面增效劑有酞菁藍(lán)衍生物，適用于酞菁顏料(有機(jī)藍(lán)、有機(jī)綠)及炭黑;以及聯(lián)苯胺黃衍生物，適用二芳基類顏料(有機(jī)黃、有機(jī)紅)及C.I顏料綠36等。

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