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潤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,它們在脂肪族烴類溶劑中有較好的溶解性,但通常顏料的潤濕性較差;而基于苯乙酮的助分散樹脂改善了顏料的潤濕性,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)所選潤濕分散劑可被涂料中溶劑完全溶解時(shí),潤濕分散劑會(huì)被阻礙與顏填料界面接觸。所以潤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,它們在某種程度上可減少潤濕分散劑用量。如醇酸樹脂含有大量的長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濕顏料的能力。因而醇酸樹脂體系涂料中很少用潤濕劑。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。

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