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致力于表面活性劑在紡織、印染、化纖、染料等領(lǐng)域的開發(fā)和應(yīng)用
涂料常用潤濕分散劑有以下五類:陰離子型、陽離子型、電中性、多官能團(tuán),非離子。其中陰離子價(jià)位低,非離子在涂料涂膜中容易解吸移動(dòng)。
1.分散劑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。
3.分散劑使固體粒子表面形成雙分子層結(jié)構(gòu),外層分散劑極性端與水有較強(qiáng)親合力,增加了固體粒子被水潤濕的程度.固體顆粒之間因靜電斥力而遠(yuǎn)離
4.分散劑使體系均勻,懸浮性能增加,不沉淀,使整個(gè)體系物化性質(zhì)一樣
以上所述,使用分散劑能安定地分散液體中的固體顆粒。
分散劑的作用是什么
分散劑的作用是使用潤濕分散劑減少完成分散過程所需要的時(shí)間和能量,穩(wěn)定所分散的顏料分散體,改性顏料粒子表面性質(zhì),調(diào)整顏料粒子的運(yùn)動(dòng)性,具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
縮短分散時(shí)間,提高光澤,提高著色力和遮蓋力,改善展色性和調(diào)色性,防止浮色發(fā)花,防止絮凝,防止沉降.
在我們涂料生產(chǎn)過程中,顏料分散是一個(gè)很主要的生產(chǎn)環(huán)節(jié),它直接關(guān)系到涂料的儲(chǔ)存,施工,外觀以及漆膜的性能等,所以合理地選擇分散劑就是一個(gè)很重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。但涂料漿體分散的好壞不光和分散劑有關(guān)系,和涂料配方的制定以及原料的選擇都有關(guān)系。分散劑的作用,就是把各種粉體合理地分散在溶劑中,通過一定的電荷排斥原理或高分子位阻效應(yīng),使各種固體很穩(wěn)定地懸浮在溶劑(或分散液)中。
(1)雙電層的原理。
水性涂料使用的分散劑必須水溶,它們被選擇地吸附到粉體與水的界面上。目前常用的是陰離子型,它們?cè)谒须婋x形成陰離子,并具有一定的表面活性,被粉體表面吸附。粉狀粒子表面吸附分散劑后形成雙電層,陰離子被粒子表面緊密吸附,被稱為表面離子。在介質(zhì)中帶相反電荷的離子稱為反離子。它們被表面離子通過靜電吸附,反離子中的一部分與粒子及表面離子結(jié)合的比較緊密,它們稱束縛反離子。它們?cè)诮橘|(zhì)成為運(yùn)動(dòng)整體,帶有負(fù)電荷,另一部分反離子則包圍在周圍,它們稱為自由反離子,形成擴(kuò)散層。這樣在表面離子和反離子之間就形成雙電層。
動(dòng)電電位:微粒所帶負(fù)電與擴(kuò)散層所帶正電形成雙電層,稱動(dòng)電電位。熱力電位:所有陰離子與陽離子之間形成的雙電層,相應(yīng)的電位。
起分散作用的是動(dòng)電電位而不是熱力電位,動(dòng)電電位電荷不均衡,有電荷排斥現(xiàn)象,而熱力電位屬于電荷平衡現(xiàn)象。如果介質(zhì)中增大反離子的濃度,而擴(kuò)散層中的自由反離子會(huì)由于靜電斥力被迫進(jìn)入束縛反離子層,這樣雙電層被壓縮,動(dòng)電電位下降,當(dāng)全部自由反離子變?yōu)槭`反離子后,動(dòng)電電位為零,稱之為等電點(diǎn)。沒有電荷排斥,體系沒有穩(wěn)定性發(fā)生絮凝。
(2)位阻效應(yīng):
一個(gè)穩(wěn)定分散體系的形成,除了利用靜電排斥,即吸附于粒子表面的負(fù)電荷互相排斥,以阻止粒子與粒子之間的吸附/聚集而最后形成大顆粒而分層/沉降之外,還要利用空間位阻效應(yīng)的理論,即在已吸附負(fù)電荷的粒子互相接近時(shí),使它們互相滑動(dòng)錯(cuò)開,這類起空間位阻作用的表面活性劑一般是非離子表面活性劑。靈活運(yùn)用靜電排斥配合空間位阻的理論,既可以構(gòu)成一個(gè)高度穩(wěn)定的分散體系。
高分子吸附層有一定的厚度,可以有效地阻擋粒子的相互吸附,主要是依靠高分子的溶劑化層,當(dāng)粉體表面吸附層達(dá)8-9nm時(shí),它們之間的排斥力可以保護(hù)粒子不致絮凝。所以高分子分散劑比普通表面活性劑好。
顏料分散是涂料制備最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。不良分散會(huì)導(dǎo)致刮刀痕、過篩困難和流變性能波動(dòng)。在影響顏料分散過程和分散后漿料穩(wěn)定性的因素中,分散劑的性能無疑是最重要的。
廣義上可以把分散劑作為一種表面活性劑來看待,但是與常規(guī)的表面活性劑的特性正好相反,分散劑為帶有大量粒子基團(tuán)的高聚物,具有高的抗絮凝能力,而表面張力降低效應(yīng)、起泡傾向和潤濕作用則很小。分散劑通過在顏料顆粒表面的吸附發(fā)揮作用,借助靜電斥力(雙電層)和空間位阻效應(yīng)穩(wěn)定顏料分散液,避免其絮聚。典型的分散劑穩(wěn)定機(jī)理為靜電斥力,而空間位阻機(jī)理則以淀粉和聚乙烯醇為代表。羧甲基纖維素(CMC)則兼具有這兩種作用。
盡管低成本的磷酸鹽類分散劑曾經(jīng)普遍使用,但目前聚羧酸鹽類卻占據(jù)主導(dǎo)地位。因?yàn)楹笳邔?duì)高pH值、高溫或者高剪切具有很高的耐受性,并且放置穩(wěn)定性好,尤其適合于碳酸鈣類顏料的分散,而且各種預(yù)分散顏料廣泛采用聚羧酸鹽類作為分散劑。
分散劑的作用、分散效果常常受到電解質(zhì)和pH值的影響。電解質(zhì)含量較高時(shí),不僅分散劑用量增加,而且顏料分散液的粘度也明顯增加。一般地隨pH的降低分散劑用量增加,但粘度略有降低。
分散劑最佳用量通常是指最低低剪切粘度對(duì)應(yīng)的分散劑用量。實(shí)際生產(chǎn)中的分散劑用量應(yīng)該‘過量’,這其中的一個(gè)原因是剪切速率增加,分散劑最佳用量增加。另外顏料混合后可能發(fā)生分散劑再分配問題,常常需要額外補(bǔ)充分散劑;涂料中其它組份有可能降低分散劑效率也需要補(bǔ)充分散劑。 ‘過量’應(yīng)用分散劑可以顯著降低刮刀痕的數(shù)量。
顏料分散和顏料研磨用分散劑性能要求是有一定區(qū)別的,盡管有時(shí)也可以通用。聚羧酸鹽類分散劑經(jīng)過多年的發(fā)展已相當(dāng)成熟,通過單體的選擇和分子量的控制可以獲得不同特性和用途的分散劑。常規(guī)地評(píng)價(jià)分散劑性能的方法是做顏料漿料低剪切粘度對(duì)分散劑加入量曲線,以確定分散劑的效率。以最少的用量獲得最低粘度的分散劑為最優(yōu)。另外超過最佳用量后,粘度增加平緩也很重要。如果有條件,做顏料漿料高剪切粘度對(duì)分散劑加入量曲線也十分必要。進(jìn)一步地評(píng)價(jià)分散劑性能還需要考察分散漿料的放置穩(wěn)定性和耐老化性,這兩方面對(duì)研磨用分散劑尤為重要。