润湿分散剂在溶剂型木器漆颜料浓缩浆中的应用研究

BMA004 · 发表于 2008-5-14 16:45:00

陈千贵，赖华,陈夏虎（广东华润涂料有限公司，广东顺德528306）摘要：研究了润湿分散剂的类型，通过试验不同使用量的润湿分散剂对于颜料浓缩浆的影响，分析润湿分散剂在溶剂型木器漆颜料浓缩浆中的作用。
关键词：润湿分散剂；颜料浓缩浆；相容性
0前言
国内用于家具与家庭装修领域的木器漆以双组分聚氨酯（2KPU）、硝基（NC）、聚酯（PE）为主，基于对性能的要求，通常用2KPU、NC做木器面漆及有色漆，而用PE做木器的底漆。木器漆色浆一般设计应用于2KPU及NC。由于中国家具与家庭装修行业的高速发展，带动了国内木器涂料的快速增长，而涂料产品的国际化竞争，又对木器涂料尤其是色漆提出了愈来愈高的技术要求。
国产木器涂料色浆一般使用PU或NC中的成膜树脂作为研磨树脂，采用增大研磨树脂用量的方法来降低或不使用分散助剂，通常选择单一研磨工艺，这样的体系存在着许多的问题：如研磨树脂量大，而颜料量低、VOC高，使用色浆过量会影响应用系统的性能；颜料存在絮凝，出现失光等问题或涂料流变行为的影响；由于颜料絮凝，出现颜料的沉淀，降低颜料着色力；色浆无流动性，无法进行自动化机器配漆；颜料及颜料分散工艺没有精心选择和优化，导致在应用中受到限制，这和颜料浓缩浆存在着质的区别。颜料浓缩浆和国产木器漆色浆性能对比见表1。
颜料浓缩浆是由颜料、研磨树脂、溶剂和助剂组成，其中助剂是用于解絮凝型颜料和分散的助剂，简称润湿分散剂。为了研制适用的颜料浓缩浆，润湿分散剂在这种浆料中是无可取代的组分。
1试验部分
首先检测润湿分散剂和基料的相容性，相容性的检测方法见1.3。经过相容性试验选后取以下原材料进行试验。
1.1原材料
PB15:2酞菁蓝，BASF；P.BK.7炭黑颜料，Degussa;PR254DPP红，汽巴;PY83黄，科莱恩；润湿分散剂和协同分散剂，BYK;S22000协同分散剂，诺誉;醛酮树脂作色浆基料，BASF。

表 1 颜料浓缩浆和国产木器漆色浆性能对比

1.2颜料浓缩浆参考配方(见表2)及制备

表 2 四种颜料浓缩浆参考配方 ( 质量分数 ) %

色浆制备步骤：溶剂混合物加分散剂，再加入颜料，在搅拌下预分散5min，加入基料，搅拌混合10min后研磨细度至30μm，配漆检测性能。
1.3检测方法
(1)与基料相容性的检测方法：将润湿分散按10%用量加入到研磨树脂中，搅拌均匀，待气泡消失后，肉眼观察树脂溶液的澄清程度；将含有10%润湿分散剂的研磨树脂按10%的用量加入到各种配漆树脂中，搅拌均匀，待气泡消失后，肉眼观察树脂溶液的澄清程度。如清晰透明，无胶化现象，表明相容性通过;如出现混浊或变色，或者出现胶化现象，表明此润湿分散剂在此颜料浆体系中不可用。
(2)指研试验：对于白色/有机或白色/无机颜料，按照标准配方研磨，涂膜后溶剂挥发至干时，用食指在该膜上作来回揉擦直至全干。如果指研区域的颜色比膜深，表明有色颜料絮凝;反之，白色颜料絮凝。不过，单色漆也可以用这种方法。若指研的区域颜色深，光泽高或更透明，也表明颜料絮凝。
(3)其余性能检测按照涂料标准要求进行检测。
2结果和讨论
酞菁蓝和炭黑颜料，试验润湿分散剂在不同用量下颜料浓缩浆的结果如下：
2.1助剂用量对黏度的影响(见图1)

图 1 助剂用量对黏度的影响

从图1中可以得出：①分散PB15:2酞菁蓝时，助剂量越高，浓缩浆的黏度越低，但鉴于成本考虑，助剂量根据实际配方要求考虑而定；②分散P.BK.7炭黑时，助剂量用到颜料量的60%，浓缩浆的黏度最低。
2.2助剂用量对着色强度的影响(见图2)

图 2 助剂用量对着色强度的影响

从图2可以得出：分散PB15:2酞菁蓝时，助剂量用到颜料量的80%时，浓缩浆具有最高的着色强度。
2.3助剂用量对光泽和雾影的影响(见图3)

图 3 助剂用量对光泽和雾影的影响

从图3可以得出：分散PB15:2酞菁蓝时，助剂量用到颜料量的80%时，浓缩浆具有最好的光泽和最低的雾影值。
2.4助剂用量对指研试验结果的影响(见图4)

图 4 助剂用量对指研试验结果的影响

从图4可以得出：分散PB15:2酞菁蓝时，助剂量用到颜料量的80%时，浓缩浆具有最低的指擦试验色差。

图 5 助剂用量对颜色的影响

图 6 应用协同分散剂改进 PB15:2 酞菁蓝的分散质量

图 7 应用 S2200 改进 PR254 DPP 红分散质量

2.5助剂用量对颜色的影响(见图5)

从图5中可以得出：①分散PY83黄时，助剂量用到颜料量的80%时比40%的助剂量具有最高的反射率；②分散PY83黄时，助剂量用到颜料量的80%时比40%的助剂量具有更高的颜色饱合度，且偏绿相一些。
2.6协同分散剂（颜料衍生物）对于颜料分散效果的影响
由于炭黑、酞菁蓝、酞菁绿、DPP类红颜料具有比普通有机颜料更小的粒子和更加惰性的化学界面，那么在分散这类颜料时仅靠高分子量解絮凝型超分散剂是不够的，还必须配合协同分散剂（这类颜料的衍生物）在助剂和颜料间相联接，以范德华力形式吸附在颜料粒子的表面，形成更加稳定的结构，从而提高了颜料的分散质量。应用协同分散剂改进酞菁蓝和DPP类红颜料分散质量的效果见图6和图7。从图6中可以得出：应用协同分散剂配合高分子量解絮凝超分散剂分散PB15:2酞菁蓝时，浓缩浆具有更高的光泽和更低的雾影，提高了颜料分散的质量。
从图7中可以得出：应用协同分散剂S22000配合高分子量解絮凝超分散剂分散PR254DPP红颜料时，浓缩浆具有更高的光泽和更低的雾影，提高了颜料分散的质量。
3结论
经过以上实验分析表明，润湿分散剂可有效解决颜料浓缩浆浮色发花，有助于制成稳定的颜料分散体系。选择添加适当的、一定量的润湿分散剂可显著提高颜料的润湿性和颜料浓缩浆的着色力和分散稳定性。