颜料分散剂的结构及分散剂的作用

 引言

涂料宽泛运用于咱们的平日生涯中,对被涂件起到了维护、化妆及非常功用效用。涂料要紧由成膜物资(树脂)、颜填料、助剂和溶剂(或水)构成。跟着产业的进展与生涯水准的升高,颜色被越来越多地运用到涂料油墨产业之中,以授予更好的表观结束。与染料不同,颜色每每不溶于所行使的介质,大普遍环境下都因而聚群体的方法存在。要得到好的着色力、袒护力及色度等,一定将颜色的聚群体翻开并维持褂讪。假设颜色没有散开好,很多弊病就有大概产生,如:絮凝、失光、颜色偏移、浮色/发花、沉没等。本文引见了颜色及散开剂的构造,以及散开剂在颜色散开时所起的效用。

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颜色的形状及粒径

在涂估中,颜色大多被制成悬浮液行使。

  颜色的粒径局限散布很宽,寻常从0.05μm到1mm之间。但钻研讲明,当颜色的粒径在0.05~0.50μm之间时,具备最好的着色力、光芒、袒护力和耐候性等。图1显示了不同颜色粒径的相比。

  颜色建造通过中构成的最小粒子称为原始粒子,它以单晶体或许一组晶体存在,粒径特别小。而原始粒子之间以面和面相构造成的团块,称为聚群体,聚群体较量严密,寻常的散开装备很难将其散开成原始粒子。而原始粒子和聚群体通过范德华力连合在一同,构成的较大颜色粒状团块,称为附聚体。附聚体粒子之间以点、边、角连合触,粒子间做使劲小,可通过呆板的力气将其散开成原始粒子或聚群体。

  咱们期望颜色散开后成为原始粒子的悬浮液(幻想状况),最少也是聚群体和原始粒子的悬浮液。但编制的趋向是从高能态复原到低能状况,故以藐小颗粒散布的颜色简单群集成絮凝体。从构造上看,絮凝体与附聚体特别如同,但絮凝体中颜色之间是树脂溶液而不是空气。散开剂的存在会禁止或缓解絮凝的产生。

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颜色的散开通过

颜色的散开通过由潮湿、散开、褂讪3个环节构成。潮湿通过中,颜色表面的的空气和水气被树脂溶液所更换,固/气两相(颜色/空气)被变换成固/液两相(颜色/树脂溶液)。散开剂尤为是低分子型的潮湿散开剂能放慢潮湿的通过。散开通过中,要紧仰赖呆板能效用(打击和剪切力),颜色的团圆态被打坏成较小的微粒,成为散开状况(匀称散布)。第三步是褂讪的通过,散开剂用于维持颜色散开状况的褂讪,禁止失控的絮凝,并根据颜色表面所吸附的黏结剂品种和分子构造,促进悬浮液得到褂讪状况。散开剂尤为是高分子散开剂对颜色粒子的褂讪起了很大的效用。

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散开剂的效用

散开剂在涂料临盆中表现了特别要紧的效用。散开编制的褂讪能防备诸多的涂料题目及漆膜毛病,假设配方公道,适当地增加散开剂能够有用低沉成本,革新涂料机能。

3.1 晋升光芒,增多流平结束

  有实验讲明,齐备不异的配方,采纳不同的散开剂,得出的漆膜光芒会有显然的不同。比如,在某黑色卷材涂料编制中,不同的3种散开剂制得的涂料涂膜的20°光芒离别是69.7%、81.5%、77.1%。假设所采纳的散开剂不得当,颜色絮凝后变粗,其对光芒所起的效用相仿于消光粉,天然会影响光芒。

3.2 防备浮色发花

  防备浮色发花,是众人所熟知的散开剂的效用之一。采用符合的散开剂,不论是罐内浮色发花依旧漆膜的浮色发花,均能够得到革新或消除。图3显示的是采纳不同的散开剂制得的蓝漆与白漆按不异比例搀和匀称后所得出的罐内浮色发花的结束。尚有些散开剂,比如SN-,是受控絮凝类的散开剂,分子链中含有一些羧基基团,与颜色亲和的同时,还会彼此构成氢键,进而使颜色粒子褂讪,到达小心浮色发花的结束。

3.3 升高招色力

  颜色散开和褂讪得更好,其着色力会显然加倍。图4显示的是采纳不同的散开剂散开的黑浆,与白漆按不异的比例搀和后的涂膜结束,能够显然看出其着色力的不同。

3.4 低沉黏度,增多颜色载入量

  采纳符合的散开剂,所得的色浆黏度会显然低沉。云云能够增多颜色的载入量,升高临盆效率。图5是采纳不同散开剂散开的大赤色浆的黏度相比。

3.5 裁减絮凝,增多动工性和行使性

  很多人在评价散开剂时,都市做指研实验。假设散开剂搭配不得当,指研的地区与未指研的地区会构成显然的色差,絮凝后的颜色着色力会下落,这给调色及涂料动工都带来窘迫。采纳流板实验,也能观看到色浆的絮凝与否。

3.6 防备返粗,增多储备褂讪性

  假设采用不符合的散开剂,色浆产生返粗或因絮凝而构成颜色的转变,都不是众人所期望的。除树脂编制外,散开剂是影响涂料储备褂讪性的要紧要素。散开欠安的色浆会产生返粗、沉降及着色力下落。

3.7 增多展色性和颜色饱和度

  散开剂的这个效用最易为众人所粗心。有实例讲明,采纳不同的散开剂散开不异的颜色,其色相及饱和度会有显然不同。每每来讲,散开得越好,饱和度会越高(假设是碳黑,则是散开得越好,L值越低,黑度越高)。

3.8 增多通明度(有机颜色)或袒护力(无机颜色)

  关于铝粉漆来讲,会期望色浆的通明性越高越好。而针对素色漆,又期望色浆的袒护力越高越好。本来这与颜色粒径相关。有质料显示,除折射率外,颜色粒径散布是通明度的另一要紧要素。粒径增多,散射光线才能加倍,直到最大值,而后发端下落。这类散射光线的才能加倍了颜色的袒护力,散射才能最强时到达最大,粒径赓续增多袒护力则会下落。而当颜色粒径低于某个值时,跟着粒径的下落,通明度会增多。散开剂不能转变颜色自身的个性,但能操纵颜色粒径散布,到达更幻想的颜色结束。

3.9 升高研磨效率,低沉临盆成本

  潮湿散开剂的潮湿功用使颜色表面的空气和水能更疾速地被研磨介质的液体所代替,同时使散开阶段所博得的颜色低级粒子的散开得以维持和操纵。这些都升高了研磨效率,低沉了能耗和人力成本。

3.10 防备沉降

  很多人想固然地觉得防沉一定仰赖防沉剂,本来这是个别的。研磨好的色浆假设构成絮凝,颜色粒子变大,密度增多,就会很快沉降。采用了符合散开剂的色浆能够少加以至不须要增加防沉剂。笔者曾经做过70%的钛白粉无树脂色浆,其黏度很低(91.1mPa·s,剪切速度为10s-1),未参与任何防沉剂,通过15d的热储备(40℃)及室温安放3个月,均无任何沉没构成。散开剂的防沉效用显然对涂料的储备褂讪性也有协助。

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散开剂的根底构造及范例

散开剂又称润泽散开剂,它除具备润泽效用外,其活性基团一端能吸附在毁坏成细微微粒的颜色表面,另一端溶剂化投入漆基构成吸附层(吸附基越多,链节越长,吸附层越厚),构成电荷斥力(水性涂料)或熵斥力(溶剂型涂料),使颜色粒子历久散开悬浮于漆基中,防备再次絮凝,于是保证制成的色漆编制的储备褂讪。

  散开剂有不少种,发端预算,现存天下上有多种物资具备散开效用。现按其构造来辨别,可分为如下7种范例。

4.1 阴离子型潮湿散开剂

  大部份是由非极性带负电荷的亲油的碳氢链部份和极性的亲水的基团构成。2种基团离别处在分子的两头,构成差错称的亲水亲油分子构造。它的品种有:油酸钠C17H33COONa、羧酸盐、硫酸酯盐(R—O—SO3Na)、磺酸盐(R—SO3Na)等。阴离子散开剂相容性好,被宽泛运用于水性涂料及油墨中。多元羧酸围拢物等也可运用于溶剂型涂料,并做为受控絮凝型散开剂宽泛行使。

4.2 阳离子型潮湿散开剂

  长短极性基带正电荷的化合物,要紧有胺盐、季胺盐、吡啶鎓盐等。阳离子表面活性剂吸附力强,对炭黑、各式氧化铁、有机颜色类散开结束较好,但要留神其与基估中羧基起化学反映,还要留神不要与阴离子散开剂同时行使。

4.3 非离子型潮湿散开剂

  在水中不电离、不带电荷,在颜色表面吸附较量弱,要紧在水系涂估中行使。要紧分为乙二醇性和多元醇型,低沉表面张力和升高潮湿性。与阴离子型散开剂协助行使做为潮湿剂或乳化剂,宽泛运用于水性色浆、水性涂料及油墨中。

4.4 两性型潮湿散开剂

  是由阴离子和阳离子所构成的化合物。典范运用的是磷酸酯盐型的高分子围拢物。这类围拢物酸值较高,大概会影响层间附出力。

4.5 电中性型潮湿散开剂

  分子中阴离子和阳离子有机基团的巨细基真相等,全部分子显露中性,但却具备极性。如油氨基油酸酯C18H35NH3OOCC17H33等均属于这类范例,在涂估中运用相当宽泛。

4.6 高分子型超散开剂

  高分子型散开剂最为罕用,褂讪性也最好。高分子型散开剂也分为多己内多酯多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物型散开剂、丙烯酸酯高分子型散开剂、聚氨酯或聚酯型高分子散开剂等,由于它们的锚定基团一头与树脂环绕吸附,另一头又与颜色粒子包附,于是储备褂讪性是较量好的。

4.7 受控自在基型超散开剂

  采纳最新的受控自在基围拢技能(CFPP),能够使散开剂的构造更为规整。罕用的法子有:GTP、ATRP(原子变化自在基围拢)、RAFT(可逆加成断裂链变化可控自在基围拢,囊括C-RAFT及S-RAFT等)、NMP、SFRP(褂讪自在基围拢)、TEMPO等。通过采纳受控自在基围拢技能,能够使散开剂的相对分子原料散布更为集结,锚定基团也更为集结,效率更高。

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结语

要使颜填料在涂料编制中齐备表现效用,散开剂的运用与公道取舍是一定的。而在散开颜色以前,又一定对颜色及散开剂的构造停止认识。不少涂料技能人员或经管人员会觉得,增加散开剂会增多成本,但本来否则。褂讪的颜填料浆编制,能防备不少后续的题目。从归纳的结束来看,公道地挑选散开剂并增加符合的量,是能够减削成本,并大幅度晋升涂料的机能的。

做家:金逐中/上海深竹

转载自:当代涂料与涂装




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