表面活性剂在涂料中的应用颜料润湿分散剂

表面活性剂在涂料中的应用-颜料润湿分散剂

时间：2009-04-01 13:20 文字选择：

1润湿分散剂的作用

①提高生产效率、降低制造成本。颜料的研磨与分散过程是制造的主要工序，大约80％的电能和工时消耗在该工序上。选择合适的颜料润湿分散剂，一方面达到同样细度的时间最短，可以缩短工时；另一方面，可以降低体系的粘度，使制造高颜料的色浆——颜料浓缩浆成为可能。颜料浓缩浆可以提供涂料合理生产的机会，使实现计算机配色成为可能。通用色浆可与差不多全部的涂料体系相混容，涂料厂家可以较少的原料贮备制作各种类型的色漆，减少了贮运、管理各方面的麻烦。

②提高涂料的贮存稳定性、减少浪费。颜料(填料)润湿分散得不好，得到的产品稳定性差，贮存一定时间后，会出现分层现象。轻者返粗，需要返工，增加损耗。颜、填料沉底，严重时会发硬、结块，导致涂料无法使用而报废。只要使用恰当的润湿分散剂，都会提高涂料贮存稳定性，防止颜料返粗、沉底等问题。

③改善涂膜状态。使用润湿分散剂，使颜料分散得更好，可以提高颜料的着色力和遮盖力，改善涂料的流平性，增加光泽，使用控制絮凝的润湿分散剂还可以防止复色漆的浮色、发花现象。譬如现在国际上一些大公司生产的，其表面处理已做得非常好，研磨时甚至不加润湿分散剂也可能很快达到所要求的细度。但在配制灰色漆时，不加助剂的就可能会有发花现象，而加了助剂的就会防止该现象的发生。

④其它作用。最佳的颜料分散可以提高紫外线的吸收和反射能力，增加颜料的耐候性和耐化学药品性。

控制絮凝的润湿分散剂可使涂料成为假塑性流体，一般场合下，假塑性的流变行为是配方设计者所追求的，它可以防止施工时的流挂现象。

2润湿分散剂的作用原理

前面已经讲过，涂料生产过程的第一步就是研磨——以达到最佳颜料分散。

颜料有三种存在状态：①原始颗粒，即单个颜料晶体或一组晶体，粒径相当小；②凝聚体，以面相接的原始颗粒团，其表面积比其单个粒子组成之和小得多，再分散困难；③附聚体，以点、角相接的原始颗粒团，其总表面积比凝聚体大，但比单个粒子组成之和小，再分散较容易。如图1所示。

图1附聚体和原始颗粒

颜料分散在基料里的过程可划分为三个阶段，即：

①润湿。指颜料颗粒表面吸附的水分和空气等被基料所置换，进而润湿颜料颗粒表面。这里存在一个固／气界面到固／液界面的转换过程。

②分散(又叫研磨)。指颜料聚集成的较大颗粒被机械打开或分离成原始颗粒或接近原始颗粒，其常用设备前面已介绍过。③稳定。指已润湿的颜料颗粒移至基料中使颗粒永久分离。

这三个阶段并非截然分开的，而是互相重叠进行的。如图2所示。

图2润湿和分散过程(a)润湿；(b)分散；(c)稳定

可以促进基料对颜料聚集体的润湿，分散剂可以改进颜料分散体的稳定性。同一种产品常兼具润湿和分散双重作用。基料渗入颜料中的速度可用Washbarne公式表示：

(1)

式中，v表示润湿速度；K为常数；ρ表示基料的表面张力；口为接触角；．R表示颜料颗粒的间隙半径；L为颜料颗粒的间隙长度；η表示基料的粘度；ρ·cosφ为扩散压力。

对于固体的颜料来讲，R、L都是定值，η的改变范围也比较小，要使润湿效率提高，缩小接触角是非常有效的，这就是使用润湿剂的意义。

颜料分散后，因为重力作用、布朗运动等，二次粒子可能会再度聚集成粒子团——这叫做絮凝。DLV0理论从理论上论述了絮凝动力学和分散体的稳定性。其主要观点为：电磁力使粒子互相吸引，静电力使粒子产生排斥，空间位阻也产生排斥力。颜料润湿分散剂可包覆

在颜料粒子表面。因离子的斥力或空间阻碍而防止粒子间互相接触，避免无控制絮凝现象，即返粗的发生。

3润湿分散剂的选择和评价

随着国外涂料助剂陆续不断地推向中国市场，国内助剂生产厂家也日渐增多，这是一种好现象。但面对眼花缭乱、异彩纷呈的各种各样润湿分散剂，使用者不仅要选好合适的品种，还要找到恰到好处的用量，做到经济实惠，这就要注意选择原则和试验、评价方法。

(1)选用润湿分散剂应考虑的因素

尽管厂家不会详细地提供助剂的组成和制造工艺，一般厂家的说明书中都会讲到性能和应用。因此，通过阅读说明书、与厂家服务人员交流，基本上可以掌握某种助剂用于何处。对于涂料配方设计者来说，就要注意以下原则：

①涂料体系。涂料按介质不同划分为水性、型、粉末等几大体系。一般情况下，所用的润湿分散剂是不通用的。助剂提供者首先应介绍该助剂是用于水性的或是溶剂型，以与使用者的要求相吻合。如果用错，不仅起不到润湿分散效果，还会造成意想不到的弊病。

②颜料。不同颜料其电荷性质不同，首先要分清是还是；有机颜料中还要看是酞菁系列的还是炭黑。国际上一些大的公司产品已细化到某一颜料使用某一助剂达到最佳效果的地步，但大多数还只是通用，这就需要使用者逐渐试验，缩小范围来选择。

③基料(即树脂)。不同的树脂体系对颜料的润湿性不同，因此对润湿分散剂的选择也有一些限制。

④体系相容性。在一个涂料体系中，所使用的助剂一般不仅仅是润湿分散剂，可能还有流平剂、等，这样相容性就极为重要。有些润湿分散剂的乳化性能较强，很可能会使消泡剂乳化而散失消泡能力。注意相容性，有利于配方平衡，使产品综合性能得以兼顾。

⑤施工性。对于厚浆型立面施工的涂料，最好选用能产生控制絮凝、具有触变性的助剂，以达到良好的施工性能。

⑥良好的价格性能比。在低价的产品中使用高质高价的助剂，造成成本的大幅度上丹，是很不经济的。选用何种润湿分散剂，还要与产品的档次相一致，以求价格与性能的统一。

(2)分散效率的试验方法

试验的目的，在于从众多的润湿分散剂中选出最合适的品种并确定最佳用量。

在初步筛选时，可采用以下两种方法进行：

①观察颜料粒子的重力沉降。用重力沉降法对分散剂效率进行初步筛选，十分简单易行。其方法是：将待选的分散剂极稀溶液装入一系列试管中，再加入一定而少量的待分散颜料，经猛烈摇动后，置于一旁，观察相对沉降速率、上层清液浊度及最终沉降体积。相对沉降速率越小，上层清液浊度越大，最终沉降体积越小，说明分散效率越好。