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潤(rùn)濕分散是怎樣影響涂料的性能

2023-10-10

　　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。