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解析有機顏料在水性涂料中的分散
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發布時間:
2020.11.17
概要
在水性涂料生產過程中,顏料分散的好壞顯著影響著涂料的貯存穩定性、涂裝作業難易及涂膜外觀等。近年來,國外已有很多關于適用于水性體系的顏料表面改性方法、顏料與高分子分散劑及樹脂間的作用機理、穩定分散體系的制備方法等多方面的研究報導。 眾所周知,顏料的分散包括潤濕、機械粉碎和分散穩定三個過程。顏料的潤濕過程是一個顏料—空氣、顏料—顏料粒子界面被顏料—樹脂溶液界面替換的過程,決定該過程的因素包括樹脂溶液在顏料粒子表面的吸附、展布及向顏料凝集體孔隙間的浸透。在水性體系中,介質的表面張力遠高于粒子的表面張力,故有機顏料被潤濕的能力較在有機溶劑中低很多,往往需要加入少量的水溶性有機溶劑或潤濕劑來改變這種狀況,也可通過增加顏料粒子的表面親水性來提高其被潤濕能力。粒子的機械粉碎過程,是顏料粒子的凝聚體(aggregates)或附聚體(agglomer2ates)通過剪切力或沖擊力破碎為細小粒子的過程,它不僅與分散設備有關,而且與顏料的聚集狀態有關;在水性體系中,還會受到顏料表面吸附電介質的影響。 分散穩定是通過在粉碎的粒子間產生斥力而阻止粒子再聚集的過程,是決定涂料和印墨穩定性的關鍵步驟。在水性體系中,能夠起到穩定作用的斥力包括吸附樹脂所提供的位阻斥力和靜電斥力,這種吸附樹脂可是漆料,但更多的是具有良好分散作用的高分子化合物,如苯乙烯—(甲基)丙烯酸共聚物、苯乙烯—馬來酸共聚物、丙烯酸—(甲基)丙烯酸酯共聚物和芳香族衍生物的聚氧乙烯醚等,它們在水中應能很好地溶解,并能與顏料表面形成牢固的結合,前者主要取決于親水鏈段的性質,后者則同時由顏料表面性質和疏水鏈段的性質來決定。 有機顏料的水潤濕性和粒子表面結合能夠提供有效位阻作用的分散劑,是控制有機顏料在水性涂料體系中是否易被分散及分散穩定性高低的主要因素。有多種方法可對有機顏料進行表面改性,其中較重要的有等離子體濺射和顏料固溶體方法,表面改性后的顏料易被水性涂料潤濕和浸透,既可提高研磨效率,又有利于制備高分散穩定的涂料。 在水性體系中,有機顏料與分散劑之間主要依靠疏水力相結合,雖然酸/堿作用也有利于錨接穩定,但因其在水中易解離,無法占主導地位,只能作為一種補充。通常適用的分散劑應該是在水溶性范圍內,疏水性度盡可能高的高分子樹脂,水是其余水端的良溶劑,該高分子溶液的第二維利系數大于零,能夠提供足夠的位阻斥力以保持分散體系的穩定;若親水端是聚電介質,還可提供一定的電荷斥力,更有利于水性涂料體系的穩定。
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