一文看懂分散助剂的选择 -内参

一文看懂分散助剂的选择

来源:专家库 作者: 叶丹 2023-06-30 08:55

一、为什么会出现缺陷?

在涂料、油墨的生产中,最重要的步骤之一是固体颜填料在液相基料溶液中的均匀分布。如果颜料研磨过程未经优化,那么许多缺陷就会产生。常见的缺陷有:

絮凝光泽降低颜色偏移贝纳德漩涡沉降

颜料干粉并不是原始颗粒而是附聚体,是颜料颗粒的“集合”,颗粒之间的空间间隙里包含有空气和潮气。颜料附聚体之间的相互作用力比较小,因此这种力可被常规的分散设备所克服。

颜料在分散或研磨时,颜料附聚体被冲击力和剪切力破坏,在理想的情况下可以成为原始颗粒。在这一过程中,能量被输入涂料体系,从而形成了较小的颗粒,它们与树脂溶液则有了较大的界面。这样的体系会努力摆脱前述高能量的状态,而恢复到原先的低能量状态:以细微颗粒分布的颜料会聚集在一起,形成较大的结构,这就是絮凝。这一过程表现为诸如颜色强度的降低、失光以及流变性质的变化等现象。从结构上来看,絮凝体与附聚体非常相似;只不过絮凝体中颜料之间的空间内充满了基料溶液而不是空气。

颜料分散工艺可分为下述三步:

1、润湿:颜料附聚体表面上的空气和潮气被逐出,被基料溶液所取代。加入低分子量的粉体润湿剂(如104E等改性炔二醇)可以使基料溶液更好更快的渗透到附聚体中的空间间隙中去。

2、分散:通过机械能(撞击力和剪切力),颜料附聚体被破坏,颜料的粒径随之减小。

3、稳态:分散剂通过吸附在颜料表面,使颜料颗粒彼此保持适当的距离,减少微粒之间的范德华力,减少或解决不受控制的粒径再次变大。在大多数应用中,希望得到稳定的解絮凝状态,但在某些难稳定体系中以受控絮凝的方式进行稳定,以减少微粒的布朗运动。

二、什么分散助剂更合适我?

分散剂吸附于颜料表面,并在颜料颗粒之间形成相当大的排斥力,通过静电排斥和/或位阻稳定的方式来实现,使颗粒之间保持距离,降低不受控制的絮凝的倾向。

静电排斥(离子型分散剂)

位阻稳定(非离子型分散剂)

(1)离子型分散剂

采用静电稳定效应的标准分散剂是聚磷酸盐和聚丙烯酸的钾、钠或铵盐

当两个颗粒彼此接近时,双电层会相互影响:带有相反电荷时它们会相互吸引,而当带有相同电荷时它们则相互排斥。

聚丙烯酸盐的结构类似于基料,因此相比于聚磷酸盐对干膜的影响小。聚磷酸盐(如:Disuper S18)的优点是它们与体系中的多价离子(例如钙离子)可以产生很好的络合作用,从而消除这些离子对分散剂的稳定机理所产生的负面影响,稳定性更强。

用于水性体系的聚电解质类型的分散剂是纯粹的分散剂,基本上不具有润湿颜料的性能,且对PH值较为敏感。

无机颜料是由离子组成的,表现出相当高的表面极性,离子型分散剂结构上大量的碳氧键使得这类分散剂对无机颜填料具有很好的分散性能,但也因为其吸附结构,具有易起泡的特点。

(2)非离子型润湿分散剂

非离子型表活在A-B链段上具有B段颜料亲和基团- 锚定基团和A段溶剂化连段。

A段溶剂化链段,这些链段在助剂吸附到颜料表面之后,从颜料向周围的基料溶液最大限度地伸展出来。B段锚定基团对颜料吸附有一定的选择性,如偶氮类红颜料和黄颜料、酞青类蓝颜料和绿颜料等。

由于分子中含有颜料亲和基团(高极性)和基料相容链段(低极性)的结构元素,这些助剂表现出一定程度的表面活性剂性能,使用这些润湿分散剂时无需添加特别的润湿剂。

有机颜料晶体由单个分子所组成,它们基本上都是非极性的,通过分子间力而聚集在一起。高分子量润湿分散剂特别适合有机颜料的分散(如:Disuper S9100),对无机颜料也同样适合,尤其是对颜料混合体系的稳定。

我们通过CRP可控嵌段聚合技术使得分散剂的单体排列顺序可以得到更好的控制和重现,而且分子量分布可以做到相当窄,使用效果更好。

三、什么样子的助剂研磨效率更高?

研磨或高剪切后微粒稳态的控制可分为以下两种:

解絮凝型

受控絮凝型

解絮凝型分散剂产生接近牛顿流体的特性,减少触变性的同时大幅降低粘度。能保持解絮凝后的颜料颗粒小粒径,因而具备光泽高、着色力优、色浓度高、透明度好、流动性强的特点。



受控絮凝型分散剂分子使颜料颗粒形成网络,没有颜料与颜料之间的直接接触。这样的“受控”絮凝使用低剪切力就可以将其破坏。会产生触变性或至少假塑性流动特性。可有效改善漆膜的稳定性,以及降低固体颗粒的沉降趋势,防止浮色发花,耐醇开稀,但不建议用来制备高光泽涂层。


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