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分散剂的结构及作用原理

    分散剂在颜料的分散过程中,能起到很多的作用。在涂料体系中,在选择分散剂之前,要充分地了解到分散剂的类型和结构,以及其对颜料的锚固及稳定基理。

1、分散剂的基本结构及类型

    分散剂又称湿润分散剂,它除具有湿润作用外,其活性基团一端能吸附在粉碎成细小微料的颜料表面,另一端溶剂化进入漆基形成吸附层(吸附基越多,链节越长,吸附层越厚),产生电荷斥力(水性涂料)或熵斥力(溶剂型涂料),使颜料粒子长期分散悬浮于漆基中,避免再次絮凝,因而保证制成的色漆体系的贮存稳定。

    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:

1.1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。两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),等等。阴离子分散剂相容性好,被广泛应用于水性涂料和水性墨。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。

1.2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。

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1.3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。

1.4两性型润湿分散剂

    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。

1.5电中性型润湿分散剂

    分子中阴离子和阳离子有机集团的大小基本相等,整个分子呈现中性但却具有极性。如油氨基油酸酯C18H35NH3 OOCC17H33等均属于这类,在涂料中应用相当广泛。

1.6高分子型超分散剂

    高分子型分散剂最为常用,稳定性也佳。高分子型分散剂也分为多已内多酯多元醇-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。

1.7受控自由基型超分散剂

    采用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,可以使分散剂的分子量分布更为集中,锚定基团也更为集中,效率更高。

    通过对分散剂的类型及结构、分散剂对颜料的锚固及稳定基理的了解,我们可以就不同的涂料体系筛选合适的分散剂,例如无机颜料,可以选择离子型、单点锚固基团的分散剂,具有更高的性价比。有机颜料或炭黑可以选择多点锚固的阳离子型润湿分散剂或高分子型超分散剂或受控自由基型超分散剂等。

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