颜料分散剂的分类、原理

sunlei-ls · 发表于 2008-7-11 19:51:57

分散剂又称湿润分散剂，它除具有湿润剂同样的湿润作用外，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。
④两性型：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，会影响层间附着力。应该注意。
①阴离子型表面活性剂：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C17H33COOΘNa?, 羧酸盐、硫酸酯盐（R-O-SO3Na）,磺酸盐（R- SO3Na），等等。阴离子分散剂相溶性好，被广泛应用。
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。
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。
随水性涂料的增加的日趋明显，低VOC和光固化涂料的增长也相对比较快。在水性涂料按1%添加分散剂来进行估算，每年我国水性分散剂的用量约为2万吨左右，而且用量有上升的趋势。从产量上来看，2005年全国分散剂的产量约为1.3万吨，需求量约为1.91万吨，有0.6万吨的市场空缺；2006年产量增至1.5万吨，市场需求量增至约2.5万吨，仍有1万吨的市场缺口有待填充，需求量增速超过了30.9%，预计至2007底，分散剂国内的需求量将达到4.2万吨，到2008年应该会超过5万吨的用量，市场前景非常乐观，但由于国际品牌在国内市场的激烈争夺，加之国产产品的良莠不齐及技术发展的力不从心，致始国产分散剂生产厂家在巨大市场潜力面前也面临严峻考验。如下表1所示的产品供应厂商便可看出国外企业产品的分量之重。
③非离子型：不能电离、不带电荷。在颜料表面吸附比较弱，主要在水系涂料中使用。品种有脂肪酸环氧乙烷的加成物C17H33COO（CH2 CH2O）nH、聚乙二醇型多元醇和聚乙烯亚胺衍生物等。它们的作用是降低表面张力和提高润湿性。如果添加一些有机硅氧烷就可以防止发花、浮色和改善流平的作用。
“物竞天泽，适者生存”，从分散剂的价格进行分析，在当今这个竞争激烈的社会中，任何一个行业，只要引入竞争得益的肯定是消费者。要么提高服务质量，要么降低产品价格。水性涂料也不例外，水性涂料分散剂的价格一直比较稳定，但也时有下滑的现象，特别是进口的助剂，除非有他人不可取代的特殊性产品，否则他们的销售策略只能集中在打价格战上，这样将不利于良性的市场竞争环境。此外，大环境方面，由于原材料的上涨，市场利润的压缩，竞争对手的恶意打压价格，使得涂料厂家不断的想办法降低成本。因此可见：水性涂料分散剂的价格波动不太大，但未来趋向降价竞争的可能性很大，诸多不确定性因素日见增加。
②阳离子型：是非极性基带正电荷的化合物。品种有十八碳烯胺醋酸盐C17H33CH2NH2?ΘOOCCH3。烷基季铵盐、氨基丙胺二油酸酯、季胺盐、特殊改性的多氨基酰胺磷酸盐等。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用，使用应慎重。
⑤电中性型：是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。品种有：油氨基油酸酯C18H35NH3?ΘOOCC17H33。
⑥高分子型（包括高中低分子量）。而其中最为高档和最为稳定要属高分子型，例如：a.多已内配多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物，b.多已内酯再与三乙烯四胺的反应物，c.用基团转移聚合，先加甲基丙烯酸酯，再加甲基丙烯酸失水甘油酯制成的丙烯酸酯高分子。d.多羟基硬脂酸制得的低分子量聚酯，引入锚定基团制得的各种聚氨酯和聚丙烯酸酯。等等，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，当然也要注意不要用太强的溶剂，因为溶剂太强在高剪切力的情况下，会把这些高分子的超分散剂的锚定链溶解，进而引起颜料返粗絮凝。乳胶漆用的湿润剂有阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂；此外还包括无机盐（磷酸、硅酸盐）和高分子聚合物两类。
如果此时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。但是在纯乳液体系中，我们建议选用增强电荷相斥的分散剂。如电中性胺盐、聚羧酸盐类的分散剂。现在市面上有出现一些多已内配多元醇的表面活性剂，它们的润湿性，渗透力很强。建议使用一些高分子类型与解絮凝作用的分散剂搭配使用，这样效果会更好；此外还建议在使用增稠剂的时候尽量使用一些不影响光泽、不会后增稠的增稠剂。