湿润分散助剂在涂料中的各种应用

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颜料在漆基中的湿润和分散是涂料制造中的重要过程，湿润分散助剂对漆的质量有极大影响。湿润分散剂能缩短研磨分散时间，降低能源的消耗，保证涂料分散体系处于稳定状态，对涂料的诸多性能都起着决定性的作用。    颜料分散就是把二次粒子团的附聚体和聚集体研磨分碎成更细小的粒子或原始粒径，使其成为稳定的分散悬浮体。颜粒的湿润：是改变颜料表面性能的过程，是除掉颜料表面吸附的水和空气，改变其极性，降低液/固之间的界面张力，增加颜料和漆料的亲合力。湿润剂则是在此阶段发挥作用的助剂。湿润剂是能够提高颜料湿润分散效力的界面活性剂。它对颜料表面有极强的亲合力。能够定向吸附在颜料的表面，取代颜料表面的吸附物 ：如水和空气等。增强漆料与颜料的亲合力，缩短颜料在漆料中研磨分散时间。因为颜料的湿润过程实际上就是颜料表面的一种置换工程因此湿润剂应和颜料具有极强的亲合力。
    颜料的分散过程，通过机械粉碎形成的颜料细小微粒与漆料形成均匀的悬浮体，在无外力作用下，能保持稳定的分散状态通常称其为分散阶段也称稳定阶段，分散剂就是在这个阶段发挥作用的助剂。
    分散剂是能够提高涂料分散体系保持稳定的界面活性物质。添加在涂料中的分散剂能吸附在粉碎成细小微粒的颜料表面，构成吸附层，产生电荷斥力和空气位阻效应，防止分散了的颜料粒子再度形成有害的絮凝，可保持体系处于稳定的悬浮状态。一般来讲分散剂的分子量大的，可形成较厚的吸附层。分散剂若使用得当，不但能防止颜料沉淀，使涂料具有良好的储存稳定性，而且能改善流平性，防止颜料浮色发花，获得均一色彩的涂膜，提高颜料的着色力、遮盖力，增加涂膜的光泽，还能降低色浆的粘度，增加研磨色浆中颜料的含量，提高研磨效率，达到节省人力和能源的效果。
    1、湿润分散剂的用量，助剂生产厂商一般都有介绍，但添加的范围与用量还应根据涂料的品种和要求作具体的决定。为此，首先应了解所选用树脂的特性，其次要掌握颜料表面的特性，尤其是酸碱性、比表面积的大小、形状等，来设定添加量，一般比表面积大的用量多一点，小则少一点。如用量不足，颜料表面空余点过多，易造成絮凝，会起反作用。如：比表面积小，用量过多，会在漆内形成胶束，会影响涂膜的抗水性。所以使用量一定要适宜，需反复多次试验筛选而定。
    2、湿润分散剂的添加程序：
    颜料的湿润分散剂一般是在配料时添加，使其在研磨分散中吸附在颜料表面，以达到预期的目的。若在非极性基料中使用难分散的颜料，最好先把助剂掺混在少量树脂溶液中，然后再与颜料混合浸泡，这样应用效果会更佳。
    颜料的分散
    颜料在漆料中的分散过程是比较复杂的，但至少要经过三个过程，即湿润、解聚（分散）和稳定化。
    提供色漆生产的颜料，在颜料生产中所形成的粒子是细微的，其粒径一般在5nm至1um之间，则能轻易地形成分散体系。
    但是涂料厂投入生产用的颜料，大都以原级粒子，附聚体和聚集体的混合物所存在的。
    原级粒子：是颜料在制造过程中所形成的单个晶体或缔合晶体，粒径是比较微细的。
    附聚体：是原级粒子的边和角相连接，结合而成的，结构比较松散的，大的粒子团。
    聚集体：是原级粒子间以双面相结合的，或晶面成长在一起的，结构比较紧密的、大的粒子团。
    附聚体大多在颜料的泸饼干燥和随后的干磨中形成的。
    聚集体是颜料制造过程中沉淀熟化阶段形成的。附聚体和聚集体合称为颜料的二次粒子。
    1、颜料的湿润：
    生产色漆用的颜料表面一般都吸附着一层空气和水分，颗粒间的空隙也被空气所填充，颜料在漆料中分散的首要前提是需要用漆料取代空气和水分，并在颜料暴露出的表面上形成一层新的包覆膜，这种用漆料取代空气和水分并在颜料表面形成包覆膜的过程，称作颜料湿润过程。
    2、颜料的解聚（分散）：
    在分散过程中，仅将这些二次粒子的表面用漆料湿润是不够的，因为这种大粒径、小表面积的颜料粒子团不能满足制漆的成膜要求和维持漆液稳定的分散状态。
    因此，必须施以外加的机械力（主要是剪切力）将这些大颗粒解聚集，使其恢复或接近恢复到原级粒子的大小，以小颗粒大表面积的形式暴露在漆料中，并使其所有暴露出来的表面都被漆料所湿润。
    这种借助外加机械力，将颜料的附聚体和聚集体恢复成或接近恢复成原级粒子的过程称做解聚过程或称做分散过程。
    颜料在漆料中的解聚是色漆制造过程中主要的，消耗能量最大的工序。能使颜料解聚的外来机械力，一般是由我们通常使用的研磨分散设备，如砂磨机、球磨机、三辊机、高速分散机和二辊机等产生的。
    为了造成作为分散介质的液体漆料对颜（填）料粒子表面的渗透条件，必须对颜（填）料的聚集体和附聚体施加能促使其破裂的外部机械力，将颜（填）料粒子进行解聚，使其更好地被液体漆料所湿润，这就需要研磨分散设备。
    在研磨漆浆中，颜料粒子的解聚过程，不仅可以充分地令漆液湿润颜（填）料粒子表面，提高漆浆稳定性，而且随着颜料分散程度的提高，颜料的着色力、遮盖力都会相应提高，色漆涂膜的光泽及其它性能也得到改善。所以选用高效的研磨分散设备，可以极大地提高颜料在漆料中的分散程度，从而可以在提高漆浆稳定性的同时降低颜料用量，改善色漆和涂层的质量。
    3、稳定化：
    已被湿润和解聚的颜料颗粒继续分布到大量的漆料中去，使其有足够的漆料包覆在颜料粒子的周围，并将其彼此隔离开来，从而缩小颜料颗粒间的吸引力，避免了颜料颗粒间的相互接触，这种使每个业已被解聚集及湿润了的颜料颗粒被足够厚的、连续的、不挥发的成膜物质永久地分散开来，使分散体在无外加机械力的控制下，也不会出现颜料粒子再次聚结成大颗粒的过程，称做稳定化过程，得到稳定性的颜料分散体，才是色漆生产的最终目的。
    因而，颜料在漆料中的分散是由湿润、解聚和稳定化这三个主要过程所组成。
    但是，实际上这三个过程不是截然分开的，而是同时发生的和交替进行的。对于将颜料分散在漆料中所形成的分散体而言，三者的关系是：湿润是基础，解聚是为了更充分的湿润，而达到稳定化状态才是最终目的。
    如果颜料在漆料中分散得不好，达不到相对稳定的状态，那么已被分散的颜料颗粒有可能又会重新接近而聚集成大颗粒，形成我们所讲的颜料絮凝体，颜料的絮凝过程是分散过程的逆过程。
   颜料的絮凝体和聚集体及附聚体，虽然是由原级粒子聚结而成的大粒径粒子团，但是絮凝体和后者有着本质的不同，虽然它的表面仍被漆料所包覆，粒子间隙也被漆料所填充，而颜料的聚集体和附聚体的表面为空气和水分所包覆，其间隙也被空气所填充，但微絮凝状态，在涂料生产中还有其利用之处。
    4、对于漆料充分湿润颜料的几点措施：
    （1）选用粒径小，表面经过处理的颜料；
    （2）降低漆料的表面张力；
    （3）使用低固体量的漆料；
    （4）使用湿润助剂来降低液体和固体间的界面张力；
    （5）使用分散助剂预处理的颜料；
    （6）漆浆在预混合中的自升温至50℃（高速）再静置过夜后投入研磨分散工序（含华兰者除外）。
    5、如何降低漆料的表面张力：
    （1）选用低表面张力的溶剂；
    （2）降低漆料的粘度；
    （3）降低漆料的固体含量。
    6、如何改善漆料与颜料的界面张力：
    （1）采用湿润剂或分散剂等涂料助剂；
    （2）选用经预处理过的湿润性好的颜料品种；
    7、如何在操作中改善湿润条件的措施：
    （1）漆浆经预混合（高速搅拌或捏和机拌浆）并自升温至50℃；
    （2）将漆浆静置过夜，再经研磨（含华兰者除外）；
    颜料在湿润的过程中粘性的液体漆料缓慢而持续地渗入堆积紧密的颜料间隙需要一定的时间，预混合好的研磨漆浆经静置过夜较之立即进行研磨分散自动深入的深度相差约38倍。
    这就为将研磨漆浆预混合后并籍以机械搅拌下令漆料温度达到50℃后静置过夜，次日再进行研磨分散的操作方法，提供了一个合乎逻辑的理论，温度的提高，使漆料表面张力降低，更有利于湿润，漆浆静置过夜，提供了湿润所必须的时间，能起到节约能源而提高湿润的效力。