超分散剂及其在固液悬浮体系中的应用

第 ５期
张保华等 ：超分散剂及其在 固液悬浮体系 中的应用
・ ３・ ５
（ １ 分 散剂对 分 散体 系 中的离 子 、体系 的 ｐ ）超 Ｈ 值和 温度 等敏 感程 度低 ， 散 体系 不易沉 降和 絮 凝 ， 分
储 存 期延 长 了 ，贮 存 能耗 降低 了，分散稳 定 性高 。 （ ２ ）超分 散剂 提高 了固体颗 粒 的含量 ， 显著 降 可
同的聚 合单体 或 改变 聚合 单体 的配 比来 调节 与分 散 介质 的相容 性 ， 同时可 以通过 增加 溶剂 化链 的聚 合 度 以保证 它在 固体颗 粒表 面形成 的空间位 阻Ｉ。 ４ ］ 与传 统聚 合 物型 分散 剂相 比，超分 散剂 在 分子
结 构上 也具 有 明显优 势 。传统 聚合 物 型分散 剂 大多 为 无规 共聚物 或 均聚 物 ，其吸 附基 团分 散于 聚合 物 主链 上 ，因而它 在 固体颗 粒表 面吸 附形 态有 环 形 、 尾形 、 卧形 ３种 。卧形 吸附对 吸 附层 厚度 的贡 献几
用 量值 。
聚酯 型超 分 散剂 的溶剂 化链 一 般 是通 过羟 基酸 缩 聚或 内酯化 开 环反 应制 得 。其 端基 类 型和 溶 剂化
链 的 分子 量可 以通过 添 加一 元脂 肪 酸和 脂肪 醇 来控
制 ，从 而 可得 到 锚 固基 分别 为羟 基 和羧 基 的超 分散 剂 。端羧 基聚 酯 可继 续 和 多元胺 及 醇胺 反应 生成类 似 以酞胺 基 为桥 基 ， 以胺 基 为锚 基 的超 分 散剂 。端 羟 基 聚酯 可 以通 过端 羧 基聚 酯 与环 氧化 合物 反应制
好 的流 动性 ，从而 降低 了原料 成 本 ，减 少 了设备 磨 损 。对于 无机 固体 颗粒 ，最 高 固体含 量 可达 ８ ％以 ０
２超分散剂在固液悬浮体系中的应用研究
超 分 散剂 以其 不 同于传 统 分散 剂 的优 点 ，在 各 个 领 域应 用越 来越 广 泛 。关 于超分 散剂 在 固液悬 浮
化 镁分 散效 果 明显 改善 。 朱 晓文 等【 Ｊ 究 了聚 电解 质分 散剂 对超 细氧化 ｌ研 Ｕ
内酯 化 开环 反应 制得 。端羟 基 聚酯 与锚 固基 团连接
一
般 多 以异 氰 酸酯 为 中介物 质 。－ Ｏ 本 身可 以作 ＮＣ
为 锚 固剂 ，也 可 以此 锚 固基 团 反应 转变 为脲 基 、氰
这类超 分散剂 比较少 见 。 端胺 基聚异 丁烯 是最 为 重要 的代 表 。 该类 分散剂 在烃类介质 中具有优异 的分 散效 果 ，有 时可 以使 分散 体 系 中的 固体颗粒 的体积 分数达 到 ６％以上 ，而 体系 仍然保பைடு நூலகம்持适度 的黏度Ｌ。 ５ ７ Ｊ
低 分 散 体系 的 黏度 ，在 高 固体 含量 下 使体 系 具有 较
１． ． １聚 酯型 超 分散 剂 ２
效 率 。张清 岑等研 究 了超 细 ＳＯ 胶体 在水 溶液 中吸 ｉ２ 附非离 子超 分散 剂 ＹＲ Ｃ的 吸附机理 ，分析 了 ｐ 值 Ｈ 及 超 分散 剂 的浓度 对 颗粒表 面 电位 和胶 体分 散稳 定 性 的影 响 ，结果表 明加 入超 分散 剂使 ＳＯ２ 浮体 系 ｉ 悬 的稳定 性提 高 ，而且在 分 散剂 Ｃ ＭＣ 附近有 一最 佳
得 ，也可 以通 过 一元 脂 肪醇 调聚 ，羟基 羧 酸缩 聚或
杨 旭 宇等 以马来酸 酐 、丙烯 酸 为单 体合 成 了 Ｊ 聚 羧 酸型超 分 散剂 ，将 其应 用 于氢 氧化 镁 的表 面 改 性 中。通 过测 定黏 度 、活化 指 数 、吸 油率 、 比表 面 积 和沉 降速度 等 物化 指标 ， 现 ３ 发 ％ＭＡ 的改性氢 氧
附于 固体颗粒 表 面 。其溶 剂化 链则 可 以通过 选用 不
是 一类 高 效 的聚合 物型 分散 助剂 ，它 克服 了传 统分 散 剂在 分 子结 构上 的局 限性 ，以锚 固基 团及溶 剂化 链 分 别取代 了传统表 面 活性 剂 的亲水 基 团与亲 油基
团 ，在 水及 非水 体系 介质 中具有 良好 的分 散效果 。 ｊ
作 者 简介 ：张保 华 ，男（９ ６ ） １７一 ，在 读博士 生 ，主要 从事农 药水 基化 剂型 研究 与应 用。Ｅｍａｌ ｈｎ ｂｏｕ７ ＠１３ｃｒ。 － ｉ ：ｚａｇａｈ ａ６ ６ ． ｎ ｏ 通讯作 者 ：路福 绥 ，男 ，教授 ，博士 生 导师 ，主要 从事物 理化 学及 应用 研究 。Ｅｍａ ：ｌ＠ｓａ． ｕｃ 。 — ｉ ｆ ｄｕ ｄ ． ｌ ｓ ｅ ｎ 收稿 日期 ：２ １．８１ 。 ０ １０．９
按 超 分 散 剂 的性 质 其 分 子 结 构 可 以分 为 两 部 分 。一 部分 为锚 固基 团 ，如一 ２ ＮＲ Ｃ Ｈ、 Ｒ 、一 ３、－ ＯＯ
一
乎 为零 ，而 环形 吸 附形成 的有 效 吸 附层 厚度 还 不到
尾 形吸 附 的一半 。并且 ，对环 形吸 附与卧形 吸 附而
低 。另一 部分 为溶 剂基 团，常 见 的有聚 醚 、聚酯 、 聚 烯 烃 以及聚 丙烯 酸酯 等 。在极 性 匹配 的分 散介质 中 ，链 与分散 介质 具有 良好 的相容 性 ，故在 分散 介 质 中采用 比较 伸 展 的构象 ，在 固体 颗粒 表面 形成 足
形 共聚 物等 。超 分 散剂 的这种 结构 使得 它在 颜 料表 面 只 能进行 尾形 吸 附 ，因而 有效避 免 了传 统聚 合物 型 分散 剂 的不 足之 处【。 ４ Ｊ 超 分 散剂 除 了 以上 的 结构特 点外 ，与 传 统 的分 散剂相 比还 有 以下特 点：
于 固液 悬浮 体 系 的稳定 性研 究是 非常 重要 的 内容 。
够 的保护层 。
超分 散剂 的分 子 结构 中的锚 固基 团及 溶 剂化 链 分别 对 应于传 统 分散 剂结 构 中的亲 水基 团和 亲油 基
团。表 面活性 剂 的亲 油基 团为烃 链 结构 ，一 般不 超 过 １ ８个碳 原子 ，但 是这不 足 以形成足够 的保 护层 。
言 ，吸 附 点之 间有部 分吸 附位 置被 屏 蔽 ，因而 颜料 表 面吸 附点的有 效利 用率 降低 了。而超 分 散剂 具有
特殊 的分 子结 构 ， 分子 构型有 单端 官 能化聚 合物 、 其 ＡＢ嵌 段型 共聚物 、锚 固基 团处于 中央 的 Ｂ ＡＢ嵌段 共 聚物 以及 以锚 固基 团为背和 以溶 剂化 链 为齿 的梳
体 系 中的应 用研 究报道 很 多 。
上 ，有机 颗粒 可达 ４ ％～ ０ 】 ０ ５ ％ 。 （）用 超 分 散 剂 分 散 的 固体 颗 粒 表 面 吸 附有 溶 ３ 剂 化 长链 ，这种 粉 体用 在 复合 材料 中，不 仅 可 以增 加 粉 体 的填 充量 ，消除 体 系粉 体不 均匀 性 ， 同时 可
摘要 ：超分散剂是一类 高效 的聚合物分散剂 ，其以锚固基团和溶剂化链代替了传统分散剂的亲水基 团和亲油基团 。 由于具有独特 的作用机 理和种类 的多样性 ， 其有很好 的分散性能和广泛应用领域 。 结合 固液悬浮体系领域 的研 究对 超分散剂的应 用做 了阐述 ，并对今后 的研究方 向进行 了展望 。
关键词 ：超分散剂；作用机理 ；固液悬浮体系；应用研 究
中图分类号：Ｔ ４ ０４ Ｑ ５． 文献标志码 ：Ａ 文章编号：１０ ．４ ５２ １）６０５ ．３ ０ ９６ ８ （０ １０．０ ２０
固液悬浮体系是指固体颗粒在液体介质中分散 悬 浮形 成 的系 统 。颗 粒 在液 相 中的分 散性 是基 础研 究 和 工业 部 门普 遍遇 到 的 课题 【。在各 个 领域 ，对 １ 】
Ｓ Ｈ、一 Ｏ 一 Ｏ 、多元胺 、多元 醇及 聚醚等 ， Ｏ３ Ｓ 。、Ｐ ４
它 们通 过 离子 键 、共价 键 、氢键 及 范德华 力 等相互
作 用 紧紧 吸 附在颗 粒表 面 ，防止 超 分散 剂脱 附 。它
们在整个超分散剂分子结构 中所 占的比例很小，一 般 为 １％～ ０ ０ ２％。锚 固段在介质中的溶解 度一般很
超 分 散剂 能快 速而 充分 地润 湿颗 粒 ，提 高分散 体系 中 的固体 含量 、分 散均 匀度 、稳 定性 ， 目前 已经广
泛 应 用于 涂料 、颜 料 、油 墨 、填 充 塑料 、陶 瓷 、磁
粉 、生 物材料 和 药品等 领域 的 固液 分散 体系 中【。 ３ ］
１超分散剂
１１超分 散剂 的结构 特 点与作 用机 理 ．
世 界 农 药
・５ ・ ２
Ｖ ｌ ３ＮＯ６ ｏ３ ｌ－ ．
Ｄｅ ． ｃ２０ｌ １
Ｗ ｂ ｉ ｅ ｔｃｄ ｓ ｒｄＰ ｓｉ ｉ ｅ
超分散剂及其在 固液悬浮体系 中的应用
张保华 ｌ，路福绥 ，王 智 ，
（ １山东农业大学 化学材料科学学院，秦安 ２ １ １；２青岛农业大学，青岛 ２６ ０） ７０ ８ ６ １９
以通 过 偶联 剂在 粉 体与 聚 合物 之 间形 成变 形层 ，提
印万 忠等 Ｌ利用 搅 拌 磨进 行超 细 二氧 化硅 粉 的 ８ Ｊ 粉 磨制 备研 究发 现 ，添 加 聚合物 分散 剂 Ｄ 对 ＳＯ Ａ ｉ２
有 明显 的助 磨作 用 ，最佳 用量 为 １ ％，而 且吸 附在 ． ５ 颗 粒表 面 的 ＤＡ 降低 了颗粒 的表 面 能， 引起 近表 面 层 晶格 的位错 迁移 ，产生 点或 线 的缺 陷 ，从而 降低
基和 羧基 。
铝 悬浮 液 的稳定 性影 响 。结果 表 明，在 一定 条件 下 ，
Ｐ 的添 加 量增 加 ，悬浮液 的稳 定性 明显提 高 ，但 ＡＡ
１ ． 聚醚型 超分散 剂 ．２ ２
过量 的分散 剂对悬浮 液 的稳 定性会产生 不利影 响， 同 时分 散剂 的添 加量 对 悬浮 液 中氧化 铝颗 粒 的粒径 有
很 大影 响 ，并存 在 一个 最佳 值 。另外 ，郝 成伟 等 【Ｊ Ｊ Ｉ
聚 醚型 超 分 散剂 的溶 剂化 链 主 要为 环氧 乙烷 、 环 氧 丙烷 和 四氢 呋喃 等 的均 聚物 与 共聚 物 。这 类分 散 剂 的合 成 以锚 固基 为起 始 剂 ，在 加热 加压 和 在催 化 剂作 用下 反应 制得 。 １＿ ． ３聚 丙烯 酸 酯超 分 散剂 ２ 丙烯 酸 酯 单体 的选 择 范 围很 广 ，其溶 剂 化链 的 极 性 可 以通 过 改变 共聚 单 体 的投 料 比而 方便 地进 行
了矿浆 的分散 性 ， 降低 了矿 浆 黏度 ，从 而提 高磨矿
致 一 个 比偶联 剂 在聚 合 物 与填料 之 间 的单 分子 厚得 多的 柔性 树脂 层 ，即变 形层 。它 能 松 弛界 面应 力 ，
防止 界面 裂缝 的扩展 ，改善 界 面 的结合 强度 ，进而
可 改善 复合 材料 的力学 性 能和 韧 性Ｉ。 ６ 】 １２ 超分 散剂 的种 类 ．
高界 面结合 强 度 。 如在 非金 属矿物 填 料表 面 改性 中 ， 可 变 形 理论 认 为偶 联剂 改 性填 料表 面 可 以优 先吸 附
树 脂 中某 一 配合 荆 ，相 问 区域 的不 均衡 固化 可能 导
了颗粒 的 强度 和硬 度 ， 同时 阻止新 生裂 纹 的闭合 ， 促 进裂 纹扩 展 。离子 型分 散剂 Ｄ 通 过 电离产 生的 Ａ 阴离子 吸 附在 ＳＯ２ 粒表 面 ，通 过对 体系 的静 电稳 ｉ 颗 定作用 和 静 电位 阻作用 使颗 粒 问排 斥力 增大 ，增 强
在 悬浮 液体 系 中添 加分 散剂 是控 制颗 粒分 散稳 定性 的重 要途径 。近年 来 ，超分 散剂 以其 独特 的分 散性
能在各 个 工业领 域 中 的应用越 来 越广 泛 。超分 散剂
超分 散 剂充 分考 虑 了表 面 活性 剂上 述结 构方 面 的不 足之 处 ，其锚 固基 团能通 过离 子键 、共 价键 、氢 键 及 范德 华力 等 的相互 作用 以单 点吸 附或 多 点锚 固吸