顏料分散劑的種類_為何有這么多不同類型的分散劑?
不同種類的顏料分散劑
如今市場上有許多種類的顏料分散劑,為您的系統(tǒng)選擇合適的分散劑是很棘手的,分散劑的化學(xué)性質(zhì)對最終涂層的性能和成功起著重要作用,最佳的分散劑化學(xué)性質(zhì)會(huì)影響分散體或涂層的穩(wěn)定性、質(zhì)量和性能。 各種顏料分散劑類別可分為以下幾類:
- 常規(guī)分散劑(高分子量、低分子量)
- 聚合物分散劑
- 離子和非離子分散劑
讓我們進(jìn)一步了解顏料分散劑的不同化學(xué)類型。
常規(guī)分散劑
它們主要是低分子量,基于聚酯、聚酰胺、聚乙二醇和脂肪酸化學(xué)(FAME)。它們具有以下一般特征:
- 表面活性劑效果,降低固/液界面表面張力
- 吸附在顏料表面的錨固基團(tuán)
- 與介質(zhì)的良好兼容性
- 分子質(zhì)量 = 500 ~ 2,000克/摩爾
這類分散劑的其他主要特點(diǎn)包括:
- 優(yōu)異的潤濕力
- 減少研磨和分散時(shí)間
- 抗沉淀
- 有效防止沉淀和漂浮
- 作用方式:以靜電為主,空間位阻少
- 推薦用于適用于有機(jī)顏料的無機(jī)材料和水性體系
高分子量分散劑(分子質(zhì)量約5000 ~ 30000克/摩爾) – 它們最廣泛用于工業(yè)涂料,與低分子量分散劑相比,它們通常提供:
- 卓越的性能和可使用性
- 最佳色彩特性
- 高光澤度
- 薄膜透明度和薄膜完整性
- 從干燥薄膜中提取的風(fēng)險(xiǎn)低,并且副作用最小
高分子量與低分子量分散劑比較
與低分子量分散劑相比,高分子量添加劑往往更具系統(tǒng)特異性,需要仔細(xì)選擇和評估程序。
與高分子量產(chǎn)品相比,中等高分子量(分子質(zhì)量約1000-2000克/摩爾)的低聚物通常表現(xiàn)出最廣泛的相容性和優(yōu)越的(快速)顏料潤濕性能,同時(shí)在分散穩(wěn)定性和薄膜稠度性能方面仍優(yōu)于低分子量產(chǎn)品。
除少數(shù)例外情況外,基于單分子表面活性劑的添加劑不太常用作分散劑。這是因?yàn)?,該組在促進(jìn)分散穩(wěn)定性方面通常較差,并且在影響薄膜性能方面具有高風(fēng)險(xiǎn),例如:
- 水敏性
- 硬度
- 基材附著力
聚合物分散劑
聚合物分散劑主要包括聚丙烯酸酯、聚酯、聚醚或聚氨酯基體系,聚合物類型分散劑的分類基于其:
- 錨固機(jī)制
- 化學(xué)結(jié)構(gòu)(聚丙烯酸、聚氨酯、共聚物等)
- 分子量
這種類型還受到聚合物設(shè)計(jì)(線性、支鏈、星形設(shè)計(jì))和聚合過程(受控聚合工藝類型提供高性能產(chǎn)品,但也更昂貴)的影響。它們的主要特征包括:
- 聚合物類型:許多錨固基團(tuán)
- 多種化學(xué)選擇
- 多種聚合物設(shè)計(jì)和分子量可供選擇
- 分子質(zhì)量= 5000 ~ 50000克/摩爾
此外,聚合物分散劑具有如下所列的幾種優(yōu)點(diǎn):
- 優(yōu)異的潤濕力
- 減少研磨/分散時(shí)間
- 對長期穩(wěn)定非常有效
- 動(dòng)作模式:空間位阻
- 多價(jià)系列(水性、溶劑型、有機(jī)或無機(jī)材料)
聚丙烯酸基/聚丙烯酸酯:與其他結(jié)構(gòu)相比,聚丙烯酸基分散劑的分子量(以及成本)通常較低,它們特別推薦用于水性涂料中,以增加無機(jī)材料的顏料負(fù)荷,非常好的性價(jià)比產(chǎn)品,銨鹽和鈉鹽是乳膠漆的典型產(chǎn)品,分子量越高,它們可以提供更好的相容性。
聚氨酯:它們非常適合降低磨機(jī)基粘度,因此聚氨酯分散劑可增強(qiáng)顏料負(fù)荷并縮短分散時(shí)間,這種結(jié)構(gòu)(骨架、支鏈、錨固基團(tuán))的靈活性允許為許多溶劑型和無溶劑體系設(shè)計(jì)各種結(jié)構(gòu)。
離子和非離子分散劑
對于水性油漆或涂料,可以考慮使用陰離子帶電和非離子分散劑,使用鈉或銨聚羧酸酯和聚合物非離子表面活性劑添加劑的組合,可以在分散涂料的磨基中實(shí)現(xiàn)出色的潤濕和分散性能,主要的非離子添加劑是烷基酚乙氧基化物(APE),更準(zhǔn)確地說是壬基酚乙氧基化物NP 10(10個(gè)單位的乙二醇鏈)。由于毒性問題,NP 10現(xiàn)在被不含APE的非離子取代,具有相同的HLB值。
HLB代表親水親脂平衡,用作比較不同疏水性質(zhì)的非離子表面活性劑的指示值,HLB值可以通過分子中的親水成分百分比除以5來計(jì)算。
與水中高度的離子解離有關(guān),應(yīng)避免在水性體系中應(yīng)用陰離子和陽離子分散劑的組合;陰離子和陽離子產(chǎn)物之間的反應(yīng)可能導(dǎo)致不溶性和表面活性改變。
陽離子胺官能分散劑成功地用于溶劑型體系,例如支持潤濕分散過程,由于解離程度低,電子電荷的影響在非極性系統(tǒng)中不太明顯。
為什么有這么多不同類型的分散劑?
如果顏料分散劑的錨定基團(tuán)與固體顆粒的錨定位點(diǎn)之間沒有親和力,則粘合失敗,分散劑無法在配方中發(fā)揮作用。
顏料和填料表面的化學(xué)官能團(tuán)(錨定位點(diǎn))變化很大,有些經(jīng)過表面處理,有些則沒有,為了進(jìn)行適當(dāng)?shù)腻^定,分散劑還帶有各種各樣的官能團(tuán),比如具有胺、酰胺、磺酸鹽或磷酸鹽錨定基團(tuán)的種類。
另一方面,分散劑尾部必須可溶于油漆介質(zhì)并與粘合劑相容,同樣根據(jù)粘合劑和溶劑的特性,配方設(shè)計(jì)師需要不同的解決方案。這就是分散劑種類如此廣泛的原因。
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