涂料用潤濕分散劑

曾齊應用化學

潤濕分散劑第一節(jié)、概述第二節(jié)、顏料潤濕分散基本原理第三節(jié)、分散體系穩(wěn)定的基本原理第四節(jié)、涂料、油墨用潤濕分散劑第五節(jié)、顏料分散對涂料性能的影響第六節(jié)、其它——水性潤濕分散劑第一節(jié)、概述潤濕與分散是涂料制備的重要工藝過程。而涂料制備過程的中心環(huán)節(jié)是顏料分散，顏料分散是涂料、油墨、塑料加工、日用化妝品等生產(chǎn)中的一個重要工藝過程。顏料分散，亦即顏料在外力的作用下，成為細小的顆粒，均勻地分布到連續(xù)相中，以期得到一個穩(wěn)定的懸浮體，不僅需要樹脂、顏料、溶劑的相互配合，還需使用潤濕分散劑才能提高分散效率并改善貯存穩(wěn)定性，防止顏料在貯存期間沉降、結塊，影響施工，此外顏料的良好分散還能夠改善涂料的光澤、遮蓋力、流變性等。一、概述顏料分散一般經(jīng)過潤濕、粉碎、穩(wěn)定三個不可分離的階段。潤濕是固體和液體接觸時，固/液界面取代固/氣界面，粉碎是借助機械作用把顏料凝聚體和附聚體解聚成接近原始粒子的細小粒子，并均勻分散在連續(xù)相中，成為懸浮分散體，穩(wěn)定是指制備的懸浮體在無外力作用下，仍能處于穩(wěn)定的分散懸浮狀態(tài)。在分散系中存在著各種不同的作用力，其產(chǎn)生的原因是各不相同的。分散體系的穩(wěn)定性是由各種力的合力所決定的。顏料分散體系的穩(wěn)定機理，主要有電荷斥力學和空間位阻效應。一、概述想要獲得一個良好的涂料分散體系，單純依靠樹脂、顏料、溶劑的相互作用有時是難以辦到的，必須借助于濕潤分散劑的幫助。潤濕劑、分散劑都是表面活性劑。潤濕劑在顏料潤濕過程中發(fā)揮作用，能夠降低液/固之間的界面張力，可提高顏料的分散效率，縮短研磨時間。分子量低的濕潤效率高。分散劑在顏料分散穩(wěn)定過程中發(fā)揮作用，能夠吸附在顏料離子的表面上構成電荷斥力、空間位阻效應，使分散體處于穩(wěn)定狀態(tài)。一、概述將潤濕分散劑從化學上加以分類是很困難的。原因是不同品牌的產(chǎn)品，其組成、結構差別非常大。宜從應用范圍、極性、離子性以及相對分子質量特征等方面進行。按應用領域分為水性、油性和通用型分散劑。按功能又分為潤濕劑和分散劑。實際上，這種分類方法有很大的隨意性，因為潤濕和分散根本就是一個統(tǒng)一連續(xù)的過程。第二節(jié)、顏料潤濕分散基本原理一、涂料分散體系的構成干粉顏料呈現(xiàn)三種結構形態(tài)：①原始粒子，由單個顏料晶體或一組晶體組成，粒徑相當??；②凝聚體，由以面相接的原始粒子團組成，其表面積比其單個粒子表面積之和小，再分散困難;③附聚體，由以點、角相接的原始粒子團組成，其總表面積比凝聚體大，但小于單個粒子表面積之和，再分散較凝聚體容易。

按照顏料和基料親水和親油的特性，分散體可分成六種：a.親水性顏料分散在親水性的基料中；b.親水性顏料分散在親油性的基料中；c.親油性顏料分散在親水性的基料中；d.親油性顏料分散在親油性的基料中；e.親水性和親油性顏料分散在親水性的基料中；f.親水性和親油性顏料分散在親油性的基料中。

二、潤濕作用當液體與固體表面接觸時，是原來的固/氣界面消失，形成新的固/液界面，這種現(xiàn)象叫潤濕。只有在顏料與樹脂溶液之間的接合力大于基料樹脂之間的接合力，才會發(fā)生潤濕作用。1.潤濕與接觸角當液體與固體接觸時，會形成一個夾角，這個角被稱為接觸角，它是液體對固體潤濕程度的一個衡量標志。一、概述

（a）潤濕式（b）不潤濕各種界面張力的作用關系可以用楊氏方程表示：

γ液-氣cosθ=γ固-氣

—γ固-液Dr.A.Capelle等指出:潤濕效率BS=γ固-氣—γ固-液,即：BS=γ液-氣cosθ由此得出接觸角越小，潤濕效率越高。Washborre用下式表示了潤濕初始階段的潤濕效率：式中，K為常數(shù)；γF1為基料的表面張力；θ為接觸角（基料/顏料界面）；r為顏料粒子的間隙半徑；l為顏料粒子間隙長度；η為基料的粘度。以上兩式表明，配方固定后，降低基料粘度和使用潤濕劑來降低顏料和基料之間的界面張力以縮小接觸角可以提高潤濕效率，但基料粘度的降低有一定限度，所以使用潤濕劑是常用的手段。一、概述利用楊氏定理來衡量潤濕程度時，應注意下述幾點：固體和固/液界面的表面張力不能用實驗方法測定：①只能作相關測定，所以解釋這些測定值時必須小心謹慎；②固體物質表面上吸附了水蒸汽、液體或氣體，存在著1個單分子潤濕層，因此應用時必須修正楊氏定理；③物體表面的平整度不同，根據(jù)固體物質表面的粗糙度，在計算接觸角時必須有一個校正因數(shù)。另外，還應注意固體物質表面的單分子膜層。接觸角的滯后現(xiàn)象和溫度對觸角的影響。一、概述2、潤濕分散劑對潤濕的作用當顏料和樹脂選定后，配方已基本固定，為了提高潤濕效果，除黏度外，幾乎沒有可變因素，但黏度的降低也是有一定限度的。所以提高潤濕效率的最好方法還是采用潤濕分散劑，它會吸附在顏料的表面上，降低顏料和展色劑之間的界面張力，縮小接觸角，使?jié)櫇裥侍岣?。涂料是多項的分散體，界面關系相當復雜，在顏料表面上可能會產(chǎn)生競爭吸附。在選擇潤濕分散劑時要注意與其顏料、樹脂、溶劑等各種材料的關系，需作仔細的工作才能獲得良好的效果。一、概述一、顏料的沉降制成的分散系，假若顏料粒徑過大，由于重力作用會產(chǎn)生沉降。當分散粒子半徑比分散介質半徑大的多，而且是在無限擴展的牛頓流體中，單一球形粒子的沉降速度可利用Stokes公式求出：

Vs=2a（ρ-ρ0）g/9η

式中Vs——沉降速度；a——粒子半徑；

ρ——分散相的密度；ρ0——分散介質密度；

g——重力加速度；η——分散介質的黏度。第三節(jié)、分散體系穩(wěn)定的基本原理

布朗運動和重力沉降并不是等量的運動。沉降產(chǎn)生的濃度，布朗運動會使其擴散，向均一化方向發(fā)展。當沉降速度過快，就會出現(xiàn)沉降體積；當布朗運動速度大，粒子就會形成分散的懸浮體。從重力作用考慮，在一定黏度，溫度條件下，決定體系的穩(wěn)定性的是粒徑。一、概述二、表面自由能和奧式熟化作用當較大的顆粒被粉碎成微小粒子時，比表面積增加了。粉碎該物體所用的能量傳遞給了新形成的表面。在制成的微細分散體內(nèi)，顏料粒子一般是疏液的。粒子和分散介質間的表面張力為γ，表面張力值和比表面自由能值大體相等，粒徑變的越小，比表面積Ｓ增加越大，總表面自由能Ｇs＝γS增加越大，在熱力學方面就越不穩(wěn)定，粒子以凝聚來降低比表面積，如分散介質中含有表面活性劑等吸附物時該物質吸附時，該物質吸附在粒子表面上，表面張力γ下降，自由能也就降低了，分散體系趨于穩(wěn)定。若顏料粒子親水時，由于水化作用，焓減少，因此分散體系的自由能就降低了，體系趨向于穩(wěn)定化。

分散體系中粒徑分布不是均一的，粒子多少有溶解性。在微粒系中，由于粒徑不同出現(xiàn)溶解性差，大粒子溶解度比小粒子溶解度小，因此小粒子周圍溶解的分子向大粒子周圍析出擴散。由于這種奧式熟化作用，小粒子逐漸消失，大粒子不斷增大。分散系的穩(wěn)定性也就降低了。一、概述三、表面電荷作用利用粒子間的表面電荷和吸附層，可以克服粒子間的范德華引力，防止和減緩凝聚作用，使分散體系穩(wěn)定化。其作用原理在水系和非水系中基本是相同的。1.電荷的產(chǎn)生①電位決定離子表面電荷是由溶液中的電位決定的，叫電位決定離子。如氧化物離子中的氫離子(Ｈ＋)，氫氧化物離子(OH－)。結晶性粒子中的結構離子，如硫酸鋇的Ba2+,SO42-離子結晶性粒子BaSO4，若分散介質中Ba2+離子濃度大，粒子帶正電荷；SO42-的濃度大，則帶負電荷。

②表面具有電離基的粒子具有電離基的離子表面，在水中電離，產(chǎn)生表面電荷，如炭黑，因表面具有酚羥基、羧基等酸性基，在水中帶負電荷，不會因pH的高低而改變電荷符號。再如粘土，產(chǎn)生表面電荷的原因是晶格缺陷。水中的H+和OH-都具有強的親和力，吸附了這些離子也就變成了帶電荷的物質。一、概述涂料中顏料的帶電情況：樹脂對于顏料帶電的影響比溶劑大；無機顏料由于樹脂和表面活性劑的影響，帶電極性易發(fā)生變化，在酸性樹脂溶液中帶正電；有機顏料不因樹脂和表面活性劑而改變帶電極性。多數(shù)有機顏料具有電子供給置換基的帶正電，具有電子接受置換基的帶負電。涂料中的顏料帶電與虛浮分子和顏料表面之間的電荷移動有時沒有決定關系。顏料的帶電就是由吸附分子和分散介質的接觸帶電而決定的。一、概述2、顏料分散、凝聚與表面電荷的關系疏液性膠體的分散主要取決于分散粒子所帶電荷的斥力和范德華引力間的能量關系。根據(jù)DLVO理論可測其穩(wěn)定程度。所以分散粒子帶電量是分散體系穩(wěn)定的重要因素。但在涂料中，顏料粒子是分散在樹脂和表面活性劑等組成的漆料之中，顏料分散穩(wěn)定性未必與帶電量有對應關系，其原因是還有樹脂或表面活性物質吸附在顏料表面上提供的空間位阻作用。所以顏料帶電只是分散系的穩(wěn)定因素之一。一、概述雙電層的形成若粒子表面帶正電荷，其表面就會吸附負電荷構成了雙電層。吸附的負電荷數(shù)比粒子表面所帶的正電荷少，其厚度約一個離子半徑，這層電荷吸附層被稱為固定層。其余的負電荷則向分散介質的主體方向擴散，負電荷的數(shù)量依次地降低。DLVO理論兩個膠體粒子在布朗運動中一經(jīng)碰撞就會產(chǎn)生粘結和凝聚，在兩者間的斥力很大時則又分離。這種斥力主要是由于疏液性溶膠中離子帶電所產(chǎn)生的。DLVO理論主要是根據(jù)雙電層的理論來解釋影響分散系穩(wěn)定的因素。

四、高分子吸附對分散體系穩(wěn)定性的作用1.高分子在固體表面的吸附當固體顏料和高分子化合物溶液混合時，高分子化合物就會以吸附鏈吸附在顏料的表面。高分子在顏料表面上的吸附，對涂料中顏料的分散、分散體系的穩(wěn)定性、涂料施工時的流動性和涂膜的附著力均有較大的影響。所以，如何提高高分子化合物在顏料表面吸附層的厚度，是提高涂料產(chǎn)品質量的重要因素。

一、概述影響高分子化合物在顏料表面上吸附的主要的因素有：①高分子濃度對吸附的影響在不同的高分子化合物溶液中顏料表面吸附的高分子化合物的分子量是不相同的。顏料表面的吸附層是高分子化合物和溶劑的混合物。溶劑的吸附量，在高分子濃度低時，吸附量增高，當高分子濃度增加時，溶劑吸附量減少。在濃度低的范圍內(nèi)，高分子量化合物被選擇吸附。在高濃度范圍內(nèi)，選擇吸附移向低分子量化合物。在低濃度和高濃度范圍內(nèi)，吸附的高分子的分子量分布都是很窄小的。一、概述②酸—堿基對吸附的影響酸—堿理論是顏料吸附中的重要理論。應用潤濕分散劑是為了提高顏料的潤濕、分散效率，所以在使用時必須考慮顏料表面和酸，堿基的特性及潤濕分散劑的類型。具有堿性表面的顏料和填料應使用陰離子型表面活性劑；具有酸性表面的應使用陽離子型表面活性劑；具有兩性表面的顏料和填料，陰離子型及陽離子型表面活性劑都能產(chǎn)生化學吸附層。但是兩種類型的表面活性劑不能同時使用，否則它們之間會優(yōu)先發(fā)生反應，失掉作用力，必須分開使用，先用陽離子型的后用陰離子型的再用陽離子型的。一、概述③顏料的大小形態(tài)對聚合物吸附的影響眾所周知，固體表面的原子力場是沒有飽和的，還有一半剩余價力。另外固體表面不是一個真正光滑平面，有許多凹凸的部分，所以表面不同部位的原子，其價力的飽和程度是有差異的。左棱、角、邊及凹凸部位剩余價力較強，具有較大的吸附力，因而構成了顏料的形狀對高分子吸附的影響。④競爭吸附及添加順序涂料是一個多相體系，樹脂、溶劑、添加劑會在顏料表面上產(chǎn)生競爭吸附。顏料表面的性質、溶劑的性質和聚合物的結構，都會影響聚合物在顏料表面上的吸附。為我們用助劑對顏料表面進行改性，制造穩(wěn)定的分散體系提供了理論依據(jù)。

2、高分子吸附層的作用顏料在樹脂溶液中的分散時，在某一適宜的樹脂濃度下，顯示出極好的分散穩(wěn)定性。若提高樹脂濃度，其分散穩(wěn)定性變壞。這是因為在這一濃度下，顏料表面除了吸附樹脂中的低分子量化合物外，還選擇的吸附了一定數(shù)量的高分子化合物，因而吸附層較厚。但在高濃度下有足夠的低分子量極性物吸附在粒子表面上，不會有高分子吸附。吸附層變薄，穩(wěn)定性下降。在高濃度下還會出現(xiàn)負吸附，產(chǎn)生溶劑化，影響吸附層的厚度。如果濃度過低有會出現(xiàn)高分子的交聯(lián)吸附，顏料產(chǎn)生絮凝，沉淀，破壞了分散體系的穩(wěn)定性。一、概述粒子表面的吸附層還有一定厚度的。當兩個吸附層的粒子相互靠近，還沒有重迭時，相互之間不發(fā)生作用。吸附層重迭時會出現(xiàn)有再次分開的傾向，這就是熵斥力作用的結果。根據(jù)計算，其數(shù)值與ΔGm大體相同，顯示出排斥作用。綜上所述，兩個具有吸附層的粒子間的力有以下幾種，首先是范德華引力VA<0;接著就是容積限制的熵斥力GV>0；滲透壓或反溶劑效果ＧＭ；吸附鏈的吸附交聯(lián)能Ｇad＜０；還應考慮靜電作用，常常Ｇel＞０；使粒子分散的ＧV是正的，高分子吸附層在良溶劑中GM也是正的。Gad通常是負的，可以不考慮，只要增加高分子的吸附量就可以防止2個粒子間的橫跨交聯(lián)產(chǎn)生的絮凝。

為了有效的利用空間位阻，獲得良好的分散體系，要注意如下幾點：①吸附層越厚越好，所以高分子聚合物比表面活性劑好；②粒子吸附的聚合物的鏈結在溶劑中不溶的好，而延展在溶劑中的鏈結越溶越好；③為獲得1個厚的吸附層，要注意吸附物的形態(tài)，伸展出的鏈和環(huán)長的好。一、概述涂料與油墨有水性和溶劑型之分，所以潤濕劑分散劑也有水性和溶劑型之別。潤濕分散劑按分子量劃分，可分成低分子量的和高分子量的。低分子量的潤濕分散劑一般指分子量在數(shù)百以下的低分子量化合物。該分子鏈的潤濕分散劑是指分子量在數(shù)千萬乃至幾百萬的并具有表面活性的高分子量化合物。為了區(qū)分兩種類型的分子量的潤濕分散劑稱為新型的高分子量表面活性劑。低分子量和高分子量的潤濕分散劑在結構和應用原理上是不相同的，有很大區(qū)別。第四節(jié)、涂料、油墨用潤濕分散劑一、概述一、低分子量潤濕分散劑的基本結構及類型低分子量潤濕分散劑屬于傳統(tǒng)型表面活性劑，一般都是有非極性的、親油的碳氫鏈部分和極性的親水基團構成的，兩部分處在分子兩端，形成不對稱的親水、親油分子結構。表面活性是由非對稱的分子結構所決定的。親水基團的結構對濕潤分散劑性質的影響要遠遠大于親油的結構，所以表面活性劑一般一親水基團的結構為依據(jù)進行分類。根據(jù)表面活性劑在水中的解離度，可分成離子型和非離子型。離子型可分成陰離子型、陽離子型、兩性的表面活性劑和電中性的潤濕分散劑。一、概述二、低分子量潤濕分散劑的應用機理這類潤濕劑是表面活性劑，可以與無機顏料通過極性基間的相互作用，牢固的吸附在顏料粒子的表面上，還能電離帶電產(chǎn)生靜電吸附。非離子型的潤濕分散劑不具備活性基，不會產(chǎn)生化學吸附，多數(shù)用作水性涂料的潤濕劑，與其他離子型分散劑配合使用，可提供良好的分散穩(wěn)定性。該類分散劑的極性基吸附在顏料粒子的表面上，另一端朝向分散介質中伸展，產(chǎn)生位阻作用，但因分子鏈較低，效果不十分理想。一、概述三、高分子聚合物潤濕分散高分子量潤濕分散劑是指分子量在數(shù)千乃至幾百萬的具有表面活性的高分子化合物。在膠態(tài)分散系中，它能吸附在分散粒子的表面上，形成牢固的吸附層，使分散體系成為熱力學的穩(wěn)定分散狀態(tài)。因此，一種高分子聚合物分散劑必須同時滿足兩個不同的要求：①分子中必須含有在溶劑后樹脂溶液中能夠溶解伸展開的鏈段，發(fā)揮空間穩(wěn)定化作用。②分子中還必須還有能夠牢固地吸附在顏料粒子表面上的吸附基團。很顯然，均聚物是滿足不了這兩個常常是相互矛盾的要求的。但某種形式的官能團化聚合物或共聚物卻具備很好的條件，有可能制成有效的高分子聚合物分散劑。一、概述分散良好的顏填料分散體和最佳涂料性能是同義語，二者密切相關，涂料的著色力、透明度、遮蓋力、表面光澤和流動性常常被用來估計顏填料的分散程度；以下三點用評價分散劑的分散能力性能。

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降低體系粘度

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提高體系展色性

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改善光澤第五節(jié)、顏料分散對涂料性能的影響

顏料分散對涂料性能的影響如SOLSPERSE牌聚合物分散劑由于其較好的顏料潤濕和穩(wěn)定能力，可以降低顏料對涂料和油墨流變性的影響，專門用于克服技術變化帶來的問題。

這里，我們將分別討論顏料分散劑對涂料以下性能的影響：光澤、透明、相容、流平、生產(chǎn)、著色強度、減少VOC。

光澤這是衡量涂膜特性的一個指標，光澤越高，反射越強。

對優(yōu)質涂料的光澤來說，顆粒不能大于5微米，最大3微米。油墨不能超過1微米。涂料中的大顆粒，要么沒法有效分散，要么絮凝，或者在配制過程中發(fā)生刺激起晶。

SOLSPERSE牌聚合物分散劑由于可以潤濕顏料表面，可以直接幫助有效研磨，或間接增加分散顏料濃度。

聚合物分散劑也可減少由于絮凝而形成的大顆粒，改善光澤。

透明這是涂膜的一個特性，透明性越高，越容易看到底層。遮蓋力越高，對底層遮蓋力越強。

光在表面反射和通過的數(shù)量決定涂料的遮蓋力或透明性。顏料種類及分散程度對此有影響。由于折射率和粒子大小影響，遮蓋性顏料對反射光有更大影響。

SOLSPERSE牌聚合物分散劑通過影響顏料粒徑分布（更均勻更窄）來提高透明度。對鈦白粉，高折射率和大顆粒可以有效地反射和折射各種波長的光。聚合物分散劑的添加可以提高表面積（減少團聚體，降低粒徑），可以進一步提高遮蓋力。對于透明顏料，聚合物分散劑改善粒徑分布讓更多光透過（增加透明性）。

相容相容性之所以重要,是因為良好的相容性可以使涂料制造商生產(chǎn)用于多種不同類別樹脂產(chǎn)品的分散體系。

SOLSPERSE牌聚合物分散劑可以提高顏料濃度，不僅增加產(chǎn)量，而且減少從研磨色漿直到最終產(chǎn)品中潛在的介質不相容性問題。所以特別是使用高相容性樹脂的條件下，聚合物分散劑擴大了基礎涂料的使用范圍。這對混合著色涂料生產(chǎn)非常重要。

流動/流平流平性是涂料在特定表面擴散的能力。涂料表面缺陷通常由表面張力造成，而且發(fā)生相對較快。裝飾涂料的刷痕通常也是由流平性不足造成的。

理想的流平行為可以用牛頓力學來解釋。但是顏料引入體系后，就會發(fā)生變化。這是因為顆粒受化學鍵和物理相互作用影響，非常容易產(chǎn)生觸變性和假塑性。

由于顏料顆粒在SOLSPERSE牌聚合物分散劑作用下更加穩(wěn)定，流平性增加，所以可以提高牛頓流體特性。對流平性有好處。

產(chǎn)量產(chǎn)量指一個工序生產(chǎn)的涂料和油墨數(shù)量。分散劑使顏料濃度增加，可以提高涂料產(chǎn)量。

適當添加SOLSPERSE牌聚合物分散劑，可以降低粘度，增加研磨色漿的顏料含量，從而產(chǎn)量提高。

在固定時間內(nèi)，由于可以分散更多的顏料，這樣用相同重量的研磨色漿就可以生產(chǎn)更多產(chǎn)品。

明顯加快分散速度也可以提高產(chǎn)量。產(chǎn)量提高則機器磨損減少，能耗降低，尤其是降低每公斤最終產(chǎn)品的勞動力成本和固定成本。

著色強度涂料著色強度表示色彩色相在應用表面的強烈程度。提高著色強度涂料就會看起來更加明亮，對顧客更有吸引力。

通過平衡相互對立的各種因素，可以創(chuàng)造最優(yōu)研磨條件。降低顏料的平均粒徑可以提高著色強度。

提高研磨色漿中顏料含量會增加粒子的相互碰撞，提高顏料的破碎率，但是也增加了粘度，降低了研磨的動能，使磨料小球或珠子對顏料的破碎能力下降。使用SOLSPERSE牌聚合物分散劑可以改變這種變化。使用分散劑可以研磨更高顏料濃度，使粒子破碎更加迅速，同時防止研磨過程中的粘度升高。最終，分散劑使更細小的粒子碰撞穩(wěn)定性增加，不絮凝，從而充分發(fā)揮其內(nèi)在的著色強度。一、概述揮發(fā)性有機物VOCVOC或者叫揮發(fā)性有機物，是指體系中揮發(fā)到空氣中的有機溶劑。VOC越低，對空氣的潛在污染越小。這就要求提高涂料的固含量。

涂料的粘度是由溶劑、樹脂和顏料決定的。普通的低固含量涂料，顏料對粘度的影響沒有樹脂溶劑的影響大。然而，高固含量涂料溶劑較少，樹脂是低粘度的，這樣一來，顏料的影響就非常明顯了。

SOLSPERSE牌聚合物分散劑通過降低顆粒之間的相互吸引力，顯著降低顏料對粘度的影響。所以，對高固含量涂料，加入分散劑將大大降低粘度，或者說，在粘度相同的條件下，將使用更少的溶劑。

潤濕分散劑的評價

涂料生產(chǎn)使用的顏填料都是原始初級粒子的附聚體，顏填料吸附濕氣，通過水層和吸附空氣的作用而黏附在一起，初級粒子通過點棱結合成附聚體—即二級粒子，二級粒子松散的結合為絮凝體，而初級粒子通過面面結合稱為聚集體，聚集體是很難打開的。顏料有三個主要性質：顏填料的化學結構/晶體結構，決定了顏料的色相、色強、耐光、耐曬、耐化學性能等；顏填料的幾何結構給出該粒子的比表面積，從而在粒子的吸油量、懸浮性等方面表面表面出區(qū)別于其他類粒子的性能；顏填料的表面處理，決定其分散性。

潤濕分散劑、溶劑、樹脂等所有的物質均可吸附在顏填料粒子表面，如果溶劑等非潤濕分散劑優(yōu)先吸附在粒子表面，會影響顏填料的分散，為防止?jié)櫇駝┡c溶劑、聚合物競爭，潤濕劑應在調漆前階段加入，吸附在顏填料表面，漆制備好后添加助劑用量要在得多。

潤濕分散劑的性能可以通過顏料的分散質量進行評價，通常采用以下方法測定顏料分散程度：刮板細度計是測量顏料分散情況的一種簡單的方法，但它只表示大的顏料凝聚體，反映不出顏料分散質量的真實情況以及粒徑的分布和粒子的狀態(tài)，由于此速度快，在生產(chǎn)中被廣泛采納。電子顯微鏡可以直觀地看到粒徑的分布、粒子的狀狀態(tài)以及潤濕分散劑在粒子表面上的吸附形態(tài)，覆蓋程度等，但是效率低、成本高，現(xiàn)在主要應用于理論研究。

光譜分析可以分析出顏料粒子表面發(fā)生的變化，活性劑在顏料表面吸附的情況，但和電子顯微鏡一樣主要應用于理論研究。顏料分散得好，涂膜表面的粗糙度低，比較平整、光的漫反射低、光澤高。否則涂膜表面光的漫反射程度高、光澤低。所以測量涂膜的光澤高低可以用來判斷顏料分散的好壞。此外還可以利用著色力和色相以及涂料的貯存穩(wěn)定性來測定分散的情況。潤濕分散劑在涂料中應用潤濕分散劑主要是在界面處發(fā)揮作用，以吸附層形式覆蓋在固體粒子的表面上，可以改變顏料的表面性質，用于顏料改性方法。在生產(chǎn)過程中節(jié)省時間及能源，提高效率，由于顏料分散穩(wěn)定，提高了涂料貯存的穩(wěn)定性并且顏料的著色力和遮蓋力得以提高，還利于增加涂膜的光澤、降低色漿的粘度從而改善了涂料的流平性，取得防止浮色、流掛、沉降效果，提高涂膜的物化性能。涂料是一個多相的分散體，在顏料表面上會發(fā)生競爭吸附。如何選擇潤濕分散劑及其使用方法是十分重要的。分散劑和穩(wěn)定鏈必須溶在樹脂溶液中才能自由伸展，構成一定厚度的吸附層，如果與樹脂溶液不相容，在這種貧溶劑中分散劑雖然能吸附在顏料的表面上，但其穩(wěn)定鏈是蜷縮的，不能自由伸展，形成的吸附層會很薄，這樣就不能充分發(fā)揮高分子分散劑的作用，試驗證實，相容性不好，會影響顏料的分散效率及涂料性能。每種顏料一個特定的分散體系中都存在一個最佳的濃度值，這個最佳值跟顏料的比表面積，吸油量，最終要求的細度，研磨時間和色漿中所用樹脂聚合物的特性有關。要根據(jù)這些條件經(jīng)過實驗而確定。另外還需要考慮與其它助劑的配伍性，對體系穩(wěn)定性的影響，反應活性等。1.作用原理（1）以機械方式，在介質中分散顏料的最基本目的是把顏料制造過程中的經(jīng)過干燥而導致的親油凝聚顆粒分散開來。當顆粒細度變小，其暴露的表面積增加而提高了顏料的光學性能，如：著色性能、光澤、亮度、遮蓋力或透明度。（2）在一般的分散劑研磨體系中，例如油膜、涂料，樹脂是配方中的組分之一，可是，樹脂與分散劑在顏料會互相競爭。分散劑在養(yǎng)料表面吸附能力，也會受到樹脂的影響，樹脂與分散劑會互相競爭吸附于顏料表面的機會。但分散劑與樹脂之間的區(qū)別在于分散劑吸附顏料表面的牢度，分散劑不僅對顏料有極強的吸附力，并且對溶劑有很好的親和力。樹脂在顏料表面，實際只起到潤濕作用，它并不長久沾在顏料表面，時間久了，樹脂將慢慢離開顏料表面而導致絮凝，雖然如此，但樹脂的存在還是阻礙了分散劑在顏料表面的錨固。因此，在選擇樹脂時，應考慮樹脂帶來的成膜功能，而并不需要選擇另外很好的潤濕或研磨樹脂，除此之外，還要考慮研磨基料中的樹脂含量足夠與否維持配方的穩(wěn)定性。3.分散劑在研磨基料中的使用，與傳統(tǒng)的研磨基料相比，其配方的調整最為關鍵的樹脂溶液的濃度。傳統(tǒng)研磨介質中樹脂濃度較高，顏料可裝填量較少。雖然降低樹脂濃度可使分散介質本身的粘度降低，顏料填充量可以提高，但這樣的分散體系并不穩(wěn)定，不能用于實際生產(chǎn)。如果使用好的分散劑，分散體系在較低的樹脂濃度下即可穩(wěn)定，從而使研磨基料中的顏料填充量大大提高，分散劑的溶劑化鏈在介質中所產(chǎn)生的空間屏障，降低了粒子之間吸力，大大降低了研磨黏度，這也是顏料填充量得以提高的原因之一。在分散劑作用下，顏料填充量的提高幅度隨分散體系的不同而有別，但在調整過程中，應保持研磨基料具有適中的黏度。（4）顏料穩(wěn)定性理論顏料分散體的穩(wěn)定性，基本上有2種機理：靜電穩(wěn)定性及位足穩(wěn)定性，這2種機理都必須分析吸附顏料表面。2.使用方法及用量分散劑的用量要根據(jù)所分散的顏料而定，其最佳用量以分散劑在顏料表面形成致密的單分子吸附層為標準。用量太少，分散劑不能展現(xiàn)其優(yōu)點，過多的用量也會影響研磨的穩(wěn)定性。這主要由于因為過于擁擠的分散劑在顏料表面不能完全把分散劑的溶劑化鏈充分伸展開來，另外大量的游離分散劑會對涂膜產(chǎn)生負面影響。在實際操作過程中可先按理論規(guī)則計算分散劑的大致用量，然后以此為中點上下浮動，觀察分散劑體系的黏度、涂膜光澤和著色力等性能指標雖分散劑用量的變化關系，當分散劑用量適中時，分散體系的黏度具有明顯的極小值同時涂膜的光澤和著色力有極大值。3.使用效益分析改變顏料的分散，也就是說，更均勻的小顆粒狹窄的顆粒分布圖。一般，較小的顆粒更容易凝聚在一起而造成絮凝，然而，由于分散劑支開顏料顆粒，把顏料顆粒之間的內(nèi)聚力降低。其分散效果比起一般的分撒技能大大改善了顏料分散體的穩(wěn)定性。顆粒之間的內(nèi)聚力也是其中決定高顏料系統(tǒng)黏度的因素之一。分散劑把顏料造成的黏度問題，因此得到配合更好的流變性能或更高的顏料百分比。另外，在一般的研磨系統(tǒng)中，黏度的變化多屬于觸變性對顏料良好的潤濕性。（1）增強著色強度、提高光澤、降低霧影、提高透明度或遮蓋力顏料顆粒細度平均值的降低，能幫助提高著色強度。高濃度的顏料裝填量增加粒子之間的碰擊次數(shù)，從而提高了顏料的分散效率。然而，提高顏料裝填量將會增加黏度，而削弱了研磨功能以及一些助分散鋼珠或瓦球的分散功能。使用分散劑能幫助提高裝填量分散，更快速的分散顆粒；同時也阻止分散系統(tǒng)的黏度在研磨過程中的提高，最后賦予分散體膠態(tài)穩(wěn)定性，確保顆粒之間不會產(chǎn)生絮凝，同時發(fā)揮顏料固有的著色強度。分散體的粒子分布直接影響涂料的光亮度，涂料中粉碎不全的粗粒子給干膜帶來“灰暗”的表現(xiàn)。利用分散劑能夠控制分散體的排布，以達到最佳的光亮度。涂料中的顏料浮色，發(fā)花等現(xiàn)象于相對密度，粒子大小以及顏料粒子的分散體狀態(tài)有密切關系。而顏料粒子的分散狀態(tài)直接影響涂料中的顏料浮色，發(fā)花等現(xiàn)象。雖然分散劑不能影響顏料的響度密度，但是它能改善分散狀態(tài)，穩(wěn)定分散體，從而降低絮凝的可能性，此防絮凝現(xiàn)象也改善了涂料在不同施工的重復性。2.能在配方中避免使用研磨樹脂（潤濕性較好的樹脂）提供潤濕顏料作用3.縮短研磨時間阻止顏料之間的相互吸引力4.增加抗絮凝性能5.降低研磨基料的黏度而提高顏料的填充量6.減少顏料對涂料黏度的影響，較少有機揮發(fā)物7.提高降低樹脂含量，增加色漿的儲存及運輸穩(wěn)定性

潤濕分散劑(乳膠漆助劑基本知識)分散劑是一種在分子內(nèi)同時具有親油性和親水性兩種相反性質的界面活性劑?？删环稚⒛切╇y于溶解于液體的無機，有機顏料的固體顆粒，同時也能防止固體顆粒的沉降和凝聚，形成安定懸浮液所需的藥劑。

作用機理

1.吸附于固體顆粒的表面，使凝聚的固體顆粒表面易于濕潤。2.高分子型的分散劑，在固體顆粒的表面形成吸附層,使固體顆粒表面的電荷增加，提高形成立體阻礙的顆粒間的反作用力。以上所述,使用分散劑能安定地分散液體中的固體顆粒。

潤濕分散劑能降低被潤濕物質的表面張力或界面張力，其添加在涂料中能改進顏填料與液體料的摻合，顏填料的良好分散決定了涂膜的光學性能和遮蓋力，良好的顏填料分散需要顏料不僅在剛制造時而且在儲存及應用中有均一的分布。顏填料的分散是碾磨液體料取代顏填料表面的空氣，遵循相似相容原理，疏水的有機顏料分散在水基型涂料中，或親水的極性表面顏填料分散在溶劑型涂料中，要借助于潤濕添加劑來完成。在有機、無機的顏填料分散中，潤濕分散劑分散能力的高低取決于潤濕分散劑分子在顏填料表面吸附能力，不同類型的潤濕分散劑在有機、無機顏填料粒子表面穩(wěn)定吸附的能力不一樣。

顏填料使用時所涉及到的問題有：難潤濕粒子的摻合、高黏度的碾磨料、顏料取向不好、顏料下沉、顏料分離出現(xiàn)浮色發(fā)花、涂膜光澤不均勻、遮蓋力差、顏色的色深不適當、顏色難以重復等，這些問題均可以使用適當?shù)臐櫇穹稚﹣斫鉀Q。1、潤濕分散劑的功用：使用潤濕分散劑可以減少完成分散過程所需的時間、節(jié)省分散所耗的能量，并且穩(wěn)定所制得的顏料分散體，防止分散體系出現(xiàn)絮凝、沉降等現(xiàn)象。

減少完成分散過程所需的時間和能量，并使顏料分散體體系穩(wěn)定，主要表現(xiàn)在以下七個方面。

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縮短分散時間

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提高光澤

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提高著色力和遮蓋力

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改善展色性及調色能力

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防止涂料浮色發(fā)花

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防止顏料絮凝

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防止顏填料沉淀

2、潤濕分散劑的種類

在分散過程中溶劑可取代顏填料表面的空氣，但不穩(wěn)定，潤濕分散劑含有酸根適合于無機顏料和填料通過極性力而穩(wěn)定；潤濕分散劑含有氨基適合于有機顏料通過范德華力而穩(wěn)定；空間位阻型潤濕分散劑常含有與溶劑相容的長鏈如聚酯、聚醚、聚丙烯酸鏈。按分子類型分：酸型—在疏水鏈上含有許多羧基；鹽型—一元酸或多元酸用長鏈胺中和而得；含氨基和溶劑可溶的長鏈非離子聚合物。按照應用類型分：抗絮凝分散劑，共絮凝分散劑。涂料生產(chǎn)使用的潤濕分散劑按電性和吸附官能力團分有五大類：陰離子型、陽離子型、電中型、多官能團、非離子類。前四類潤濕分散劑分散顏填料，不是因為其表面張力低，而是它們的親水端有與顏料表面、棱邊、余角形成物理化學健的能力以及選擇性的吸附，不致在涂膜中、空氣中或底材界面游離聚集，而表面活性劑卻能聚集、并影響分散相（顏/填料）和連續(xù)相之間的界面張力，非離子表面活性劑也含有親水端基，但不與顏料邊面形成物理化學鍵，卻能和顏料表面的吸附水結合在一起，結合脆弱，易解吸，而解明的表面活性劑是游離的，其副作用是體系耐水性下降。潤濕分散劑按分子量劃分，可分成低分子量的和高分子量的。低分子量的潤濕分散劑一般指分子量在數(shù)百以下的低分子量化合物，高分子量的潤濕分散劑是指分子量在數(shù)千乃至幾萬、并具有表面活性的高分子量化合物。低分子量的潤濕分散劑通常為表面活性劑，可分為離子型的和非離子型的。離子型的又可分為陽離子型，陰離子型和兩性的表面活性劑，另外還有一種電中性的表面活性劑。目前傳統(tǒng)的表面活性劑已越來越多地被高分子類分散劑取代。高分子量潤濕分散劑——超分散劑

是指分子量在數(shù)千乃至幾萬的具有表面活性的高分子化合物。分子中必須含有在溶劑或樹脂溶液中能夠溶解伸展開的鏈段，發(fā)揮空間穩(wěn)定化作用。分子中還必須含有能夠牢固地吸附在顏料粒子表面上的吸附基團。超分散劑的分子結構分為兩個部分：一部分為錨固基團，采用平面吸附方式，將分散劑錨合在顏料顆粒表面，防止超分散劑脫附；另一部分為溶劑化鏈，它與分散介質具有良好的相容性，能在顏料表面形成足夠厚離的保護層，超分散劑是通過伸展于液相中的高分子所產(chǎn)生的斥力的位阻斥力的共同作用而使粒了均勻分散于體系中的。

它由兩部分組成:一部分為親油基團，與溶劑具有強親和力的聚合鏈錨基結構；另一部分為親水基團，是與粒子表面具有強親和力的錨錠基團，一般是由側鏈帶羧基提供的,如丙烯酸（酯）、馬來酸（酯）及它們和衍生物，疏水端單體多為不飽和烴類，如苯乙烯，乙烯，丁二烯，二異丁烯，甲基乙烯醚，醋酸乙烯酯，a-甲基苯乙烯等。所以超分散劑主要是分子量較低的羧基或磺酸基聚合物。在分散系中錨錠部分和粒子表面進行聚合反應,象鐵錨一樣牢牢地扎在粒子表面上，其分散部分伸展在溶劑中,形成錨錠吸附層。

在顏料分散穩(wěn)定過程中,除靜電斥力外,它還可提供有效的位阻斥力,高分子潤濕分散助劑的分散效果好,對環(huán)境溫度和雜質離子不敏感,對體系的pH值沒有要求,因其這些顯著的優(yōu)點,受到越來越廣泛的歡迎,占據(jù)了很大的市場分額。天然的高分子化合物，如藻酸鹽，瓜耳膠等，雖然分子量較大，也可用作分散劑。

高分子潤濕分散助劑的選用原則:

–盡可能選擇分子量大的,分子量越大,顏料的吸附層越厚.厚的高分子彈性膜能產(chǎn)生更大的運動阻力,以防止顏料粒子的絮凝、下沉和分層；

–對于疏水性顏料,在保證分散劑水溶性的前提下,盡可能選擇疏水性大的潤濕分散劑,增強疏水性結合力；

–能提高顏料的分散效率,降低色漿粘度、消除觸變性和提升外觀。3、潤濕分散劑分散穩(wěn)定功能：

靜電穩(wěn)定：固體粒子帶有相同電荷，顏填料體系的分散穩(wěn)定通過吸附在顏填料粒子表面的電子云來實現(xiàn)，粒子表面的Zeta電位值越低，表明添加劑在顏填料表面吸附力越強，穩(wěn)定性越高。這種靜電穩(wěn)定保護容易破壞，如相反離子的加入、PH的變化、低溫的凍融等。靜電穩(wěn)定需要添加劑量小。、概述空間位阻穩(wěn)定，靠分子量較大的潤濕分散劑黏附于顏料表面形成保護層，保護層需要一定的厚度（0.01—0.1um）和密度，需要添加劑的較大。

潤濕分散劑吸附在顏填料粒子表面，改性顏填料粒子表面性質，控制粒子的運動能力。適當選用不同類型的潤濕分散劑，均衡涂料中各種粒子的運動能力，最終可控制涂膜的浮色發(fā)花缺陷。乳膠漆涂料中的顏填料粒子、乳膠粒子等靠靜電排斥而避免粒子相互接近并聚，使整個體系保持穩(wěn)定。一、概述隨著人們環(huán)境意識的加強，環(huán)保涂料日益受到重視，水性涂料是其中重要一員，使用助劑有利于改善水性涂料的生產(chǎn)、貯存、施工性能，并能夠提高涂膜的裝飾和保護性能，水性助劑主要有潤濕分散劑、成膜助劑、緩蝕劑、流平劑、防霉殺菌劑等。水性涂料是以水為溶劑或分散介質，水的介電常數(shù)大，所以水性涂料主要是通過雙電層靜電斥力來保持穩(wěn)定的，另外高聚物和非離子型表面活性劑吸附在顏料填料表面上，形成空間位阻而使分散體穩(wěn)定。所以水性涂料是以靜電斥力和空間位阻二者共同作用而達到穩(wěn)定結果的。第六節(jié)、其它——水性潤濕分散劑潤濕劑都是一些相對分子質量低于1500的界面活性劑，主要作用使降低體系的界面張力。一般可在室溫下把水溶液的表面張力從7.2×10-4N/cm降至4.0×10-4N/cm以下，從而有利于分散劑對顏料的作用。微觀上是促進顏料的可潤濕性，使分散劑易于在顏料表面鋪展而結合，形成所