高速涂料分散机 分散容杯与分散盘的选择关系

在涂料行业中研磨分散设备很多，应用比较多的是卧式砂磨机、立式砂磨机、球磨机、三辊机、篮式砂磨机，其中各有特色。

砂磨机体积小，占用空间面积小，可连续高速分散，效率高，结构简单，操作方便，目前在涂料行业中应用最广，缺点是更换颜色困难，灵活性不强。目前砂磨机已经从敞开式发展为密闭式，可最大限度减少物料在生产过程中的挥发，同时可在不超过0。3Mpa的压力下带压操作，加压操作能适应高触变性和流动性差的色浆，同时可增加浆料中颜料的含量，进一步提高分散效率。

卧式砂磨机和立式砂磨砂机的区别卧式砂磨机装砂量更大，研磨效率更高，同时拆洗相对方便，目前在涂料行业中采用封闭式卧式砂磨所占的比例逐步提高。

篮式砂磨机是近几年发展的一种新型砂磨机，它是将研磨漆料置于搅拌桶内，将装有研磨介质及搅拌刀的篮子深入漆料中进行研磨分散。它的特点是：

1、适合小批量，多品种的产品作业；

2、漆料预混合，研磨分散及涂料化可在同一搅拌罐中完成。缺点是分散效率一般较低，分散时间较长。因此它非常适合小批量产品的色浆制备。

球磨机是一种古老的分散设备。是在一个钢制的磨筒内放入瓷珠或鹅卵石作为研磨介质，通过筒的旋转运动，带动研磨介质的运动，通过撞击、剪切等作用来实现对颜料的分散。它的优点也是漆料预混合，研磨分散可在同一罐内实现，同时可实现密闭生产，它对易返粗变稠的颜料(如炭黑、铁蓝等)分散有很好的效果。缺点是分散效率很低，且每批漆料不容易放净，换色很困难，

噪音很大，不能加工高粘度的浆料。过去在高档溶剂型汽车涂料中应用比较多，但由于其缺点比较多，加上砂磨机的制备技术不断提升，其在涂料行业中的应用范围越来越少。

三辊机是三个钢辊组成，在电机的带动下转动，前后辊向前转动，中间辊向后滚动，将漆料放入辊子中间，依靠辊子之间的缝隙来实现对颜料的剪切分散。特点是三辊机剪切力大，非常适合高粘度的漆料生产，缺点是不能连续生产，且生产为敞开式，一般物料挥发大，手工操作劳动强度大，目前应用越来越受到限制。

颜料的分散过程由润湿、分散、稳定3个步骤组成。润湿过程中，颜料表面的的空气和水气被树脂溶液所替换，颜料/空气被转换成颜料/树脂溶液。分散剂尤其是低分子型的润湿分散剂能加快润湿的过程。分散过程中，主要依靠冲击和剪切力，颜料的团聚态被打碎成较小的微粒，成为分散状态（均匀分布）。第三步是稳定的过程，分散剂用于保持颜料分散状态的稳定，阻止失控的絮凝，并依据颜料表面所吸附的黏结剂种类和分子结构，促使悬浮液获得稳定状态。分散剂尤其是高分子分散剂对颜料粒子的稳定起了很大的作用。

分散剂在涂料生产中发挥了非常重要的作用。分散体系的稳定能避免诸多的涂料问题及漆膜弊病，如果配方合理，适量地添加分散剂能够有效降低成本，改善涂料性能。

1、提升光泽，增加流平效果

有试验表明，完全相同的配方，采用不同的分散剂，得出的漆膜光泽会有明显的差别。例如，在黑色卷材涂料体系中，不同的3种分散剂制得的涂料涂膜的20°光泽分别是69.7%、81.5%、77.1%。如果所采用的分散剂不恰当，颜色絮凝后变粗，其对光泽所起的作用类似于消光粉，自然会影响光泽。

2、防止浮色发花

防止浮色发花，是大家所熟知的分散剂的作用之一。要防止浮色发花，应该选用合适的分散剂，无论是罐内浮色发花还是漆膜的浮色发花，都可以得到改善或消除。还有些分散剂，例如AIOX-3104S，是受控絮凝类的分散剂，分子链中含有一些羧基基团，与颜料亲和的同时，还会互相形成氢键，从而使颜料粒子稳定，达到预防浮色发花的效果。

3、提高着色力

颜料分散和稳定得更好，其着色力会明显加强。

4、降低粘度，增加颜料载入量

采用合适的分散剂，所得的色浆黏度会明显降低。这样可以增加颜料的载入量，提高生产效率。

5、减少絮凝，增加施工性和使用性

许多人在评估分散剂时，都会做指研试验。如果分散剂搭配不恰当，指研的区域与未指研的区域会产生明显的色差，絮凝后的颜料着色力会下降，这给调色及涂料施工都带来困难。采用流板试验，也能观察到色浆的絮凝与否。

6、防止返粗，增加贮存稳定性

如果选用不合适的分散剂，色浆发生返粗或因絮凝而产生颜色的变化，都不是大家所希望的。除树脂体系外，分散剂是影响涂料贮存稳定性的重要因素。分散不佳的色浆会发生返粗、沉降及着色力下降。

7、增加展色性和颜色饱和度

分散剂的这个作用最易为大家所忽略。有实例表明，采用不同的分散剂分散相同的颜料，其色相及饱和度会有明显差别。通常来说，分散得越好，饱和度会越高（如果是碳黑，则是分散得越好，L值越低，黑度越高）。

8、增加透明度或遮盖力

对于铝粉漆来说，会希望色浆的透明性越高越好。而针对素色漆，又希望色浆的遮盖力越高越好。其实这与颜料粒径有关。有资料显示，除折射率外，颜料粒径分布是透明度的另一重要因素。粒径增加，散射光线能力增强，直到最大值，然后开始下降。这种散射光线的能力增强了颜料的遮盖力，散射能力最强时达到最大，粒径继续增加遮盖力则会下降。而当颜料粒径低于某个值时，随着粒径的下降，透明度会增加。分散剂不能改变颜料本身的特性，但能控制颜料粒径分布，达到更理想的颜色效果。

9、提高研磨效率，降低生产成本

润湿分散剂的润湿功能使颜料表面的空气和水能更快速地被研磨介质的液体所取代，同时使分散阶段所取得的颜料初级粒子的分离得以保持和控制。这些都提高了研磨效率，降低了能耗和人力成本。

10、防止沉降

许多人想当然地认为防沉必须依靠防沉剂，其实这是片面的。研磨好的色浆如果产生絮凝，颜料粒子变大，密度增加，就会很快沉降。选用了合适分散剂的色浆可以少加甚至不需要添加防沉剂。笔者曾经做过70%的钛白粉无树脂色浆，其黏度很低（91.1mPa·s，剪切速率为10s-1），未加入任何防沉剂，经过15d的热贮存（40℃）及室温放置3个月，均无任何沉淀产生。分散剂的防沉作用显然对涂料的贮存稳定性也有帮助。

速度可任意调节（0-1440转/分）都可。

分散机适用于涂料、染料、油墨、颜料、化妆品、树脂、胶粘剂、乳液、医药、石油、等领域的液体及液-粉相物料进行高速的搅拌、溶解和分散。

高速分散机的锯齿状圆形分散盘在容器内高速分散完成固液分散、湿润、解聚、稳定过程。

阴离子型润湿分散剂

大部分是由非极性带负电荷的亲油的碳氢链部分和极性的亲水的基团构成。2种基团分别处在分子的两端，形成不对称的亲水亲油分子结构。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。阴离子分散剂相容性好，被广泛应用于水性涂料及油墨中。多元羧酸聚合物等也可应用于溶剂型涂料，并作为受控絮凝型分散剂广泛使用。

阳离子型润湿分散剂

是非极性基带正电荷的化合物，主要有胺盐、季胺盐、吡啶鎓盐等。阳离子表面活性剂吸附力强，对炭黑、各种氧化铁、有机颜料类分散效果较好，但要注意其与基料中羧基起化学反应，还要注意不要与阴离子分散剂同时使用。

非离子型润湿分散剂

在水中不电离、不带电荷，在颜料表面吸附比较弱，主要在水系涂料中使用。主要分为乙二醇性和多元醇型，降低表面张力和提高润湿性。与阴离子型分散剂配合使用作为润湿剂或乳化剂，广泛应用于水性色浆、水性涂料及油墨中。

两性型润湿分散剂

是由阴离子和阳离子所组成的化合物。典型应用的是磷酸酯盐型的高分子聚合物。这类聚合物酸值较高，可能会影响层间附着力。

电中性型润湿分散剂

分子中阴离子和阳离子有机基团的大小基本相等，整个分子呈现中性，但却具有极性。如油氨基油酸酯C18H35NH3OOCC17H33等均属于这种类型，在涂料中应用相当广泛。

高分子型超分散剂

高分子型分散剂最为常用，稳定性也最佳。高分子型分散剂也分为多己内多酯多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物型分散剂、丙烯酸酯高分子型分散剂、聚氨酯或聚酯型高分子分散剂等，由于它们的锚定基团一头与树脂缠绕吸附，另一头又与颜料粒子包附，因此贮存稳定性是比较好的。

受控自由基型超分散剂

采用最新的受控自由基聚合技术(CFPP)，可以使分散剂的结构更为规整。常用的方法有：GTP、ATRP(原子转移自由基聚合)、RAFT(可逆加成断裂链转移可控自由基聚合，包括C-RAFT及S-RAFT等)、NMP、SFRP(稳定自由基聚合)、TEMPO等。通过采用受控自由基聚合技术，可以使分散剂的相对分子质量分布更为集中，锚定基团也更为集中，效率更高。

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乳胶漆是乳胶涂料的俗称，诞生于二十世纪七十年代中下期，是以丙烯酸酯共聚乳液为代表的一大类合成树脂乳液涂料。乳胶漆是水分散性涂料，它是以合成树脂乳液为基料，填料经过研磨分散后加入各种助剂精制而成的涂料。乳胶漆具备了与传统墙面涂料不同的众多优点，如易于涂刷、干燥迅速、漆膜耐水、耐擦洗性好等。

分散剂的作用机理

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。

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。