涂料分散剂的作用是什么?
一、涂料分散剂作用原理
1、以机械方式,在介质中分散颜料的目的是把颜料在制造过程中经过干燥而导致的亲油凝聚颗粒分散开来。当颗粒细度变小,其暴露的表面积增加而提升了颜料的光学性能,如:着色性能、光泽、亮度、遮盖力或透明度。
2、在一般的分散剂研磨体系中,例如油墨、涂料,树脂是配方中的组分之一,可是,树脂与分散剂在颜料中会互相竞争。分散剂在颜料表面吸附能力,也会受到树脂的影响,树脂与分散剂会互相竞争吸附于颜料表面。但分散剂与树脂之间的区别在于分散剂吸附颜料表面的牢度,分散剂不仅对颜料有极强的吸附力,并且对溶剂有很好的亲和力。
树脂在颜料表面,实际只起到润湿作用,它并不长久的沾在颜料表面,时间久了,树脂将慢慢离开颜料表面而导致絮凝,虽然如此,但树脂的存在还是阻碍了分散剂在颜料表面的锚固。
因此,在选择树脂时,应考率树脂带来的成膜功能,而并不需要选择另外很好的润湿或研磨树脂,除此之外,还要考虑研磨基料中的树脂含量,是否足够维持配方的稳定性。
3、分散剂在研磨基料中的使用,与传统的研磨基料相比,其配方的调整较为关键的是树脂溶液的浓度。传统研磨介质中树脂浓度较高,颜料可装填料量较少。虽然降低树脂浓度可使分散介质本身的黏度降低,颜料填充量可以提高,但这样的分散体系并不稳定,不能用于实际生产。
如果使用好的分散剂,分散体系在较低的树脂浓度下即可稳定,从而使研磨基料中的颜料填充量大大提高,分散剂的溶剂化链在介质中所产生的空间屏障,降低了粒子之间的吸力,大大降低了研磨黏度,这也是颜料填充量得以提高的原因之一。
在分散剂作用下,颜料填充量的提高幅度随分散体系的不同而有别,但在调整过程中,应保持研磨基料具有适中的黏度。
4、颜料稳定性理论上是颜料分散体的稳定性,基本上有2种机理:静电稳定性及位阻稳定性,这2种机理都必须分子吸附颜料表面。
二、分散剂使用方法及用量
分散剂的用量太少,分散剂不能展现其优点,过多的用量也会影响研磨的稳定性。这主要因为过于拥挤的分散剂在颜料表面不能完全把分散剂的溶剂化链充分伸展开来,另外大量的游离分散剂会对涂膜产生负面影响。
在实际操作过程中可先按理论规则计算分散剂的大致用量,然后以此为中点上下浮动,观察分散体系的黏度、涂膜光泽和着色力等性能指标随分散剂用量的变化关系,当分散剂用量适中时,分散体系的黏度具有明显的极小值同时涂膜的光泽和着色力有极大值。
一、水性分散剂的分类:
分散剂有很多种,初步估算,现存世界上有1000多种物质具有分散作用。现按其结构来区分,可分为:①阴离子型,②阳离子型,③非离子型,④两性型,⑤电中性型,⑥高分子型(包括高中低分子量)超分散剂。
二、分散剂的原理:
大部分分散剂都是通过润湿、研磨与分散、偶联和包裹稳定的过程来达到分散颜填料的目的。而在水性涂料当中,由于成本控制原因,又不能使用较贵的分散剂。现在市场上用的大部分是属于阴离子和非离子型的润湿分散剂。它们的原理就是低的表面张力,很快的润湿颜料粒子,再通过高的剪切力,如分散机、研磨机器等使颜料粒子形成一个半絮凝状(或叫做可控絮凝)的分散体。如果此时水性涂料的粘度比较高的话,是不会出现颜料反粗和严重絮凝现象的,但如果粘度控制不好,时间一长,就会出问题;有的使用偶联剂做分散剂,通过它们的亲水基团和硫水基团把两种不同的物质偶联在一起。象架桥一样,这样做的好处是:综合性能好,又能分散,又用量少,又能增加水性涂料的附着力,但不足点是它不是解絮凝基团,对要求高的展色性强的水性涂料就不太适合。通过研究和实践,在水性涂料中建议用能解絮凝的分散剂。因为这样做的好处是:对颜填料展色性好、鲜艳度高、光泽好。
无机颜料表面有较高的极性,故低分子量的颜料分散剂较易吸附上去,且能较持久地吸附在颜料表面而有机颜料表面基本上无极性,因此低分子量的颜料分散剂难以持久地吸附着,需使用较高分子量的分散剂或含锚定基团的聚合物分散剂。高分子量分散剂在颜料表面的吸附是通过官能团和聚合物锚定链吸附在颜料粒子表面上的。同时吸附形态与颜料表面的特性、形态、电荷分布,高分子化合物的结构、组成、性质,分散介质中溶剂的种类、对高分子聚合物的溶解性等诸多方面有关。高分子分散剂是人们根据颜料性质所要求达到的分散目的而特殊设计的化合物。
与单锚固基团的小分子分散剂相比,高分子分散剂含多个锚固点,可更有效地吸附于分散粒子表面,吸附量大。一般来说,均聚物不是良好的分散剂,因其是较好的溶剂化链或是较好的锚固基团,而良好的斥力稳定作用需二者兼具,能满足这种要求的多为共聚物,如作为水性体系颜料分散剂的聚合物通常是二者兼具的无规共聚物、接枝共聚物或嵌段共聚物。
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生产环节。但涂料浆体分散的好坏不光和分散剂有关系,和涂料配方的制定以及原料的选择都有关系。
为了使颜填料在涂料体系中充分分散并形成稳定的体系,需满足三个基本条件:首先颜填料能被介质很好地润湿;其次是由于初级颜填料粒子粘连而产生的多聚体必须被分散开;最后得到的良好分散体系必须是稳定的,即二次结块必须被抑制。要使颜填料分散体达到稳定状态的前提条件是润湿分散剂必须牢牢吸附在颜填料颗粒表面上构成电荷作用或空间位阻效应,使分散体处于稳定状态。