涂料顏料分散劑的作用及分散過程原理
涂料顏料分散劑的作用


分散劑是涂料中不可缺少的重要組成部分,其用量過小則不能顯示其優(yōu)點,過多也會影響它研磨之后的穩(wěn)定性,這主要是因為過度擁擠的分散劑不能進(jìn)行充分拉伸,分散劑在顏料表面的溶劑化鏈上,大量游離的分散劑會對涂膜產(chǎn)生負(fù)面影響。在實際操作過程中,可根據(jù)理論規(guī)則計算出分散劑的適當(dāng)用量,然后觀察分散劑用量對分散體系粘度、涂膜光澤度和著色力的影響。當(dāng)分散劑用量適中時,分散體系的粘度有一個明顯的最小值,而涂膜的光澤和著色力有一個最大值。
一.為什么要使用分散劑
在涂料中,顏料大多是被制成懸浮液來使用的,顏料的粒徑分布廣泛,一般在0.05μm至1毫米之間。而當(dāng)顏料粒徑在0.05μm至0.50μm之間時,顏料具有較好的著色力、光澤、遮蓋力和耐候性。顏料制造過程中形成的最小顆粒稱為原始顆粒,它們以單晶或一組粒徑非常小的晶體存在。而原始顆粒之間由表面到表面結(jié)合形成的團塊稱為團聚體,團聚體相對緊密,一般分散設(shè)備很難將其分散成原始顆粒。而原來的顆粒和聚集體通過范德華力結(jié)合,形成較大的顏料顆粒團塊,稱為團聚體。團聚顆粒之間以點、邊、角接觸,顆粒間作用力小,可分散成原顆粒通過機械力形成的碎石或集料。
我們希望顏料分散成原始粒子的懸浮液(理想情況下),或者至少是集合體和原始粒子的懸浮液。但體系的趨勢是從高能態(tài)向低能態(tài)恢復(fù),因此以細(xì)顆粒分布的顏料容易聚集成絮體。從結(jié)構(gòu)上看,絮狀物和團聚體非常相似,但絮狀物中的顏色是樹脂溶液而不是空氣,此時如果我們添加分散劑就會阻止或減緩絮凝的發(fā)生。
二.顏料分散過程
顏料的分散過程由潤濕、分散和穩(wěn)定三部分組成。潤濕過程中,顏料表面的空氣和水蒸氣被樹脂溶液取代,固/氣兩相(顏料/空氣)轉(zhuǎn)化,或者為固/液兩相(顏料/樹脂溶液)轉(zhuǎn)換。這時分散劑,尤其是低分子潤濕分散劑,可加速潤濕過程,在分散過程中,主要依靠機械能的作用,顏料團聚狀態(tài)被打破成更小的顆粒,進(jìn)入均勻分散的狀態(tài),第三步是穩(wěn)定化過程,利用分散劑保持顏料分散狀態(tài)穩(wěn)定,防止絮凝現(xiàn)象的發(fā)生,根據(jù)吸附在顏料表面的粘結(jié)劑種類和分子結(jié)構(gòu),促使懸浮液獲得穩(wěn)定狀態(tài),分散劑尤其是高分子分散劑對顏料顆粒的穩(wěn)定性有著重要的作用。
三.分散劑的作用
分散劑在涂料生產(chǎn)中起著非常重要的作用。分散體系的穩(wěn)定性可以避免許多涂料問題和薄膜缺陷。若配方合理,加入適量分散劑,可有效降低成本,提高涂料性能。為了使顏填料在涂料體系中充分發(fā)揮作用,分散劑的應(yīng)用和合理選擇是必要的。在分散顏料之前,必須了解顏料和分散劑的結(jié)構(gòu),很多涂料技術(shù)人員或管理人員會認(rèn)為添加分散劑會增加成本,其實不然。穩(wěn)定的顏填料體系可以避免后續(xù)的許多問題,從綜合結(jié)果來看,分散劑的合理篩選和添加適量,可以節(jié)約成本,大大提高涂料的各項性能。
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