BMCWettingAgent潤(rùn)濕分散劑教材

1、FIBERTEXCBerge n Materials CorpWEETING AGENT添加潤(rùn)濕分散劑能加速涂料體系顏料與填充物之間的混合。正確的著色過(guò)程決定涂膜的光學(xué)性 能和遮蓋力。優(yōu)化顏料分散過(guò)程，即使剛生產(chǎn)的涂料或涂料經(jīng)儲(chǔ)藏和涂布后均能保持顏料均布。顏 料混合過(guò)程能引起許多問(wèn)題：1難濕潤(rùn)微粒之間的混合2高粘性漆漿3顏料沉積4缺乏顏色定位5松垂6顏料浮色7顏料漂移（貝納爾晶胞）8不規(guī)則的光澤9遮蓋力差10色彩強(qiáng)度不夠11色彩重復(fù)性差涂料中添加合適的潤(rùn)濕分散劑后，能避免上述絕大部分問(wèn)題顏料和填料的形狀研究發(fā)現(xiàn)，直徑在微米之間的顏料添加到涂料中，能獲得最佳的色彩強(qiáng)度、光澤度、遮蓋力和 耐氣候性

2、。大多數(shù)商用顏料，其微粒直徑在此范圍內(nèi)，顏料形狀各不相同：從規(guī)則的六面體（二氧化鈦）、扁平狀（云母）、球狀（氧化鋅）到多孔狀（碳黑）不等。除顏料類型不同外，同種顏料 的微粒大小也不盡相同。這些不同的顏料微粒組分可歸類為：基本微粒、聚集體和顏料塊（圖2）primary particleaggregateagglomerate7 7 VqJJ Jb -7flocculateOfjFigure 2： Pignnrrll S-tfuClUirK in 9 CWling顏料生產(chǎn)中出現(xiàn)的最小顆粒為基本微粒?；疚⒘Ｒ詥尉w或晶體簇的形式存在?；疚⒘Ｒ?面面接觸的形態(tài)結(jié)合成一團(tuán)，則成為聚集體。最大的顏料顆

3、粒（由基本微粒集合而成）聚集成團(tuán)并 以范德華力和聚集體結(jié)合在一起形成顏料塊。當(dāng)基本微粒、聚集體和顏料塊表面被粘結(jié)劑或分散劑遮蓋時(shí)，便形成絮凝狀顆粒。若被絮凝狀 顆粒吸附的分子間發(fā)生相互作用，則顏料微粒之間相互結(jié)合在一起形成絮凝狀沉淀。顏料基本微粒和聚集體的形狀尺寸由顏料制造商提供。所有的顏料粉末中都會(huì)出現(xiàn)顏料塊，但 是涂料中不允許含有這些大顆粒的顏料，然而，絮凝顆粒對(duì)涂料性能卻有積極作用，它能維持色彩 均勻。在涂料生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)存在的顏料塊必須進(jìn)行粉碎處理，同時(shí)避免重復(fù)結(jié)塊，若需要可添加 防止結(jié)塊的助劑。顏料的混合活性、微粒分離，均布于液相構(gòu)成顏料的分散過(guò)程分散過(guò)程中的變化分散工藝是涂料生產(chǎn)中

4、最重要的復(fù)雜工藝之一，顏料必須均勻分散在漆漿、含顏料的濃縮混合 物、粘結(jié)劑、溶劑和濕潤(rùn)分散助劑之間。提高顏料 /粘結(jié)劑比例有助于改善潤(rùn)濕過(guò)程和減少潤(rùn)濕分散 助劑用量，減少顏料表面的沉積量，分散過(guò)程按下列三種緊密相連的步驟進(jìn)行：1 潤(rùn)濕潤(rùn)濕過(guò)程中，顏料表面的空氣被液體漆漿取代，這是一種簡(jiǎn)單的向顏料提供極性的過(guò)程。溶劑 型涂料添加疏水性有機(jī)顏料或水基涂料中添加親水性顏料均有類似過(guò)程。若涂料中的顏料缺乏極性 表面，則必須添加潤(rùn)濕助劑。2 粉碎顏料塊，潤(rùn)濕新產(chǎn)生的顏料表面用剪切力粉碎顏料塊。在工業(yè)上，粉碎過(guò)程采用專用設(shè)備（溶解器、顆粒粉碎機(jī)、三相軋鋼機(jī) 等），剪切能量在粉碎設(shè)備和顏料微粒之間傳遞，此過(guò)

5、程受添加劑的影響很小，為了阻止顏料塊的 重新聚合，新產(chǎn)生的顏料表面必須潤(rùn)濕。3 分散過(guò)程的穩(wěn)定化顏料固體經(jīng)最優(yōu)化分散后，其狀態(tài)必須穩(wěn)定。顏料表面添加分散劑，其產(chǎn)生的吸引力能使顏料 表面處于穩(wěn)定狀態(tài)（圖 3），有兩種不同的穩(wěn)定化機(jī)理：（1）靜電穩(wěn)定化，在水基涂料體系中特別重要。（2）立體穩(wěn)定化，在水基涂料體系或溶劑型涂料中均十分重要。 當(dāng)單個(gè)固體微粒帶有相同的極性電荷時(shí)，即發(fā)生靜電穩(wěn)定化過(guò)程：微粒之間相互排斥，阻止顏 料塊的形成。靜電穩(wěn)定化過(guò)程，由于在固體微粒中添加少量添加劑便能獲得足夠的穩(wěn)定作用，因而 十分有效。立體穩(wěn)定化過(guò)程的必要條件是：濕潤(rùn)分散劑分子部分固定在顏料表面，另一部分分子進(jìn)入周圍

6、 的液體中，這部分分子與粘結(jié)劑 /溶劑體系具有良好的互溶性。兩種潤(rùn)濕顏料微粒相互靠近，將液體 內(nèi)部的聚合物壓縮在一起或取代部分溶劑層。因而，被吸附的聚合物分子的流動(dòng)性受到限制，微粒 之間相互排斥，避免了聚集體和絮凝狀顆粒的形成，保持了分散系的穩(wěn)定性。高效的穩(wěn)定化過(guò)程需要足夠厚度（ ）的穩(wěn)定層和顏料表面足夠濃度的固定基團(tuán)。一些顏料需要 相對(duì)較大量的分散劑，有的與顏料重量相當(dāng)ABFigufr 3 SchrnishL dlluilrjlicin ni rlfE(tNwi;ilir I A ind sttfic (HJ stsbtlisaliun濕潤(rùn)分散劑的生產(chǎn)過(guò)程溶劑型涂料和水基涂料體系中，添加劑固

7、定吸附于顏料表面形成穩(wěn)定的分散體系。溶劑取代顏 料表面的空氣后并不形成穩(wěn)定的分散體系。為達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定，濕潤(rùn)分散劑中須包含不易被溶劑進(jìn)一 步取代的親合官能團(tuán)，含酸性官能團(tuán)的添加劑通過(guò)極性力與無(wú)機(jī)顏料和填充物化合；含氨基官能團(tuán) 的添加劑固定于有機(jī)顏料表面。單位分子內(nèi)含有不同固定基團(tuán)的物質(zhì)特別有效。將一種固定基團(tuán)從 顏料表面分離不會(huì)引起整個(gè)添加劑分子脫離顏料表面，一種添加劑分子可能含緊密相連的幾種固定 基團(tuán)。溶劑型涂料中使用的高效添加劑包括：1酸類，通常含有多個(gè)酸性官能團(tuán)化合的疏水性構(gòu)架。2含碳或聚碳酸的經(jīng)長(zhǎng)鏈胺基中和后的鹽類(電中性鹽類)。3含側(cè)連胺和易溶于溶劑的長(zhǎng)鏈非離子聚合物。水基涂料中使用的

8、高效添加劑包括：1用胺中和的丙烯酸共聚物2脂肪酸、芳香族、乙醇類乙氧基化合物3聚丙烯酸、縮聚磷酸鹽4苯乙酸/丙烯酸共聚物溶液應(yīng)用按照化學(xué)結(jié)構(gòu)將潤(rùn)濕分散劑進(jìn)行分類，只能得到有限的關(guān)于它們專用效果的部分結(jié)論。根據(jù)這 些添加劑的功能便可得到較好的分類：是否為抗絮凝劑或是絮凝調(diào)節(jié)劑，這種分類不適用于水基涂 料體系?？剐跄齽ń党韯┊?dāng)顏料基本微粒和聚集體之間相互分離至獨(dú)立組分時(shí)，便獲得最佳的抗絮凝效果，這有助于產(chǎn) 生：1 良好的流動(dòng)性能2 高光潔度3 最大限度的遮蓋力4 優(yōu)化色彩強(qiáng)度5 提高透明度顏料微粒處于非絮凝狀態(tài)的不利因素是顏料易沉淀。絮凝作用調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)絮凝作用有助于顏料最大限度的色彩展開，有助

9、于調(diào)節(jié)顏料的流動(dòng)性。顏料沉降速率是微 粒尺寸和密度的函數(shù)，較大的顏料微粒其沉降速率較快。干漆中的移動(dòng)流能將富集溶劑的物質(zhì)傳遞到表面，在此過(guò)程中，一些較小的顏料微粒隨溶劑一 起移動(dòng)，在混合型顏料體系中，其結(jié)果是涂料表面細(xì)小的顏料微粒濃度較高，這種現(xiàn)象稱為顏料浮 色過(guò)程。顏料浮色現(xiàn)象可用以下介紹的脫色試驗(yàn)測(cè)定。通過(guò)控制較小微粒之間或與較大顏料微粒之 間的絮凝程度，能有效阻止顏料發(fā)生浮色現(xiàn)象。貝納爾晶胞的形成（詳細(xì)討論請(qǐng)參閱表面添加劑部分），同樣能分離具有不同流動(dòng)性的顏料。 較小的顏料微粒聚集于流動(dòng)最強(qiáng)的貝納爾晶胞邊緣，而較大的顏料微粒聚集于流動(dòng)性較差的晶胞中 心，這種現(xiàn)象稱為顏料漂移。當(dāng)涂料涂布于

10、垂直物體的表面時(shí)，貝納爾晶胞發(fā)生變形，這種現(xiàn)象稱為條紋或絲光效應(yīng)。表面 活性劑，如改性硅氧烷，能抑制貝納爾晶胞的形成，將顏料漂移轉(zhuǎn)化為顏料浮色。通過(guò)控制絮凝作 用，使顏料微粒尺寸相同時(shí)，能消除顏料浮色和顏料漂移?？剐跄齽┩ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)顏料微粒之間的相互作用而起作用，這種調(diào)節(jié)作用通過(guò)分散劑分子官能團(tuán)在 溶劑/粘結(jié)劑混合物中有限的溶解度獲得。分散劑中聚合物組分產(chǎn)生吸引力，使?jié)櫇竦念伭衔⒘１舜司o密接觸，顏料微粒之間的作用力比 無(wú)分散劑時(shí)聚集體微粒表面之間的作用力明顯降低。添加合適的分散劑，能部分降低顏料絮凝程 度，克服較低的剪切力。在非極性涂料體系中，分散劑的極性官能團(tuán)之間吸附使得涂料具有觸變性 能，當(dāng)涂

11、料涂布于垂直物體表面時(shí)，不會(huì)發(fā)生涂料沉積現(xiàn)象。濕潤(rùn)分散劑的評(píng)價(jià)總體上，濕潤(rùn)分散劑的評(píng)價(jià)基于以下幾點(diǎn)：1 達(dá)到均勻分散的時(shí)間長(zhǎng)度2 取得的光潔度3 所需分散劑的數(shù)量4 絮凝程度5 控制顏料浮色和漂移添加的分散劑不能引起涂料產(chǎn)生渾濁紋理或光潔度明顯降低。添加劑在濃縮粘結(jié)劑溶液中的溶 解度也是選擇添加劑的標(biāo)準(zhǔn)之一。粘結(jié)劑中含有的添加劑其弱不透明有助于添加劑分子官能團(tuán)的鍵 合，這并不會(huì)減低成品涂料的光潔度。添加濕潤(rùn)分散劑不能有效防止顏料沉積，同時(shí)必須明確區(qū)分顏料的硬沉降和軟沉降過(guò)程。硬沉 降由分散劑吸附不充分引起，它通過(guò)顏料微粒表面之間的相互作用力重新形成顏料絮凝聚集體，硬 沉降的顏料須用高剪切作用力才能重新混合。硬沉降過(guò)程采用大劑量的分散劑或選擇更合適的添加 劑可避免。軟沉降過(guò)程由完全濕潤(rùn)的顏料之間的絮凝程度不足引起。如前所述，這些絮凝物通過(guò)簡(jiǎn) 單攪拌即可粉碎，顏料微粒較易重新混合。最佳測(cè)試方法磨損測(cè)試該測(cè)試可使顏料浮色可見化并易于測(cè)量。部分干漆薄膜以細(xì)絨毛或毛刷的形式從涂料表面脫 落，若分離顏料或使之產(chǎn)生強(qiáng)絮凝作用，則脫落的機(jī)械過(guò)程能使顏料重新均布。顏料浮色程度可由 脫落的薄膜和原先薄膜色彩差異來(lái)確定。脫落效