分散手册及分散剂

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1、分散手册介绍获得涂膜高亮度和高着色力的关键因素有颜料能否极好的分散、颜料粒子尺寸是否最优化以及微粒分散后在配方中能否持久稳定性这几个方面。在涂料、油漆和油墨形成稳定悬浮液的过程中，颜料的分散可以分为以下三个步骤：图1:分散加工过程·颜料的润湿：在颜料凝聚和团聚(群聚态)的粒子表面间，空气和水气被树脂溶液所替换。固/气两相(颜料/空气)被转换成固/液两相(颜料/树脂溶液)。·研磨级别：在机械能作用下(冲击和剪切力)，颜料的团聚态被打碎成较小的微粒，成为分散状态(均匀分布)·颜料悬浮液的稳定性：分散剂用于保持颜料分散状态的稳定，阻止失控的絮凝。并依据颜料表面所吸附的粘接剂种类和分子结构，促使悬

2、浮液获得稳定状态。在选择更高效的分散剂时，颜料的化学性质和树脂溶液的特性是其依赖的关键因素(对于油漆制造者，区分有机和无机种类是本质要求。)。该主题在调配最优的分散剂里有更多的讨论。颜料润湿润湿阶段包括在颜料表面和团聚体内部(水、氧、空气和/或处理介质)用树脂溶液替代被吸附的物质。初始尺寸的颜料微粒在完全润湿后，能增强液体涂料的性能，这些性能强烈依赖于颜料微粒和粘接剂体系间的相互作用。分散剂吸附于颜料表面，促进液体/固体界面的相互作用，并使空气/固体界面被液体/固体界面代替。图1:空气和水被树脂置换润湿效率主要依赖于颜料和介质的相对表面张力，也就是混合物的粘度。吸附机理取决于颜料的化学特性

3、和所用的分散剂类型。(请浏览分散剂家族)热力学的考虑：自发的润湿作用(润湿固体表面)由最小化的表面自由能引起。强制的润湿作用(非润湿环境中)需要外部作用，当外部作用消除后则自发的反润湿过程将产生。 润湿的热力学条件是液/固间的粘附力(Wa)尽可能高，对于无约束的润湿，至少需要高于内聚力(Wk)的一半：Wa>Wk。液体向粉末的渗透速率可以用Washburn方程式(1921)来解释：图2:Washburn方程式h是经过时间t的渗透深度(或高度)，-是润湿液体的表面张力，-粘度，-润湿角，r-毛细管半径，C-结构系数，与多孔结构参数有关，W-润湿能量(热量)。使用润湿剂和/或低粘度及表面张力的粘

4、接剂，可加强分散过程的润湿作用。另一方面，在溶解或研磨前，颜料/粘接剂的预混将有助于完成润湿作用，并始终促使分散容易进行，加速分散进程。颜料悬浮液的稳定总结稳定作用的目的是在最后一步保持颜料粒子的分离性，并且通过添加和填充作用、储存及涂膜形成过程控制颜料粒子尺寸程度。产生絮凝的颜料悬浮液可从粒子无规律的空间排布方面进行识别，这种现象致使相邻粒子的结合。并使涂料流变性变差(体系粘度，涂料流动性)，储存性能下降(油漆中)，光学和颜色性能降低(涂料中)。众所周知，即使是研磨很好的颜料也不能避免丧失稳定性，当添加在不合适的油漆基础中时，即使是具有精细微粒尺寸的颜料悬浮液的稳定也很容易遭到破坏：当施

5、加剪切作用时絮凝被打破，而一旦卸除剪切力则絮凝将从头开始。因而，经过研磨的颜料悬浮液形成后必需立即加入添加剂以维持稳定，不论是打算添加使用还是做为颜料备用(染料)。图1:避免絮凝的分散剂颜料表面处于稳定状态的分子，其吸附作用增进了体系的稳定，使得排斥力足够，以阻止微粒通过范德华吸引力接近并引起团聚，欲了解更多影响稳定性的因素，请浏览胶体的稳定。在颜料分散作用的稳定方面有两种重要机理：·静电稳定：当颜料表面具有相同电荷的微粒相互接触时会产生静电稳定作用。具有相同电荷的两微粒有相互排斥效果。带电微粒在库仑排斥力作用下维持了体系的稳定。·位阻稳定当颜料固体微粒表面完全覆盖着聚合物时，一个颜料可以

6、说具有位阻稳定性质，使微粒间的接触不可能发生。聚合物与溶剂(有机溶剂和水)之间的强烈作用可以阻止颜料粒子相互过分接近(絮凝作用)。胶体的稳定性分散系统的稳定性是微粒热能运动的结果，在相邻的粒子间持续存在着吸引力和排斥力。因拥有动能(热能)使得粒子做布朗运动，胶体微粒间不断相互接近并发生碰撞。若该因素不加限制，微粒间将非常接近，导致近程范德华力足够强并使微粒不可逆转地粘结，破坏分散体系。另一方面，微粒间存在着排斥力能阻止微粒接近，分散性将长期保持稳定，且粒径和性能没有明显地变化。图1:两微粒间的吸引/排斥作用具有胶体尺寸的微粒，相邻间存在的足够排斥力导致了分散体系的存在和消亡。当冷冻干燥相邻

7、微粒层时，排斥力会上升并阻碍：相邻含水层与层外无水区之间持续的分子内水份的交换，类似于渗透压的变化，产生排斥力(见图1)。排斥力有不同的来源：·压缩围绕在微粒周围的两带电荷层：详细内容见D.L.V.O.理论，·非离子稳定体系中的渗透压(Derjagin,Fischer)，·在聚合物表面活性剂作用下稳定的分散体系，其分子内链段的弹性，即熵排斥力(Mackor)，·在聚合物分散剂下阻碍稳定的形态。实际上，仅三种稳定的涂料体系