水性涂料用高分子分散剂的研究进展

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1、水性涂料用高分子分散剂的研究进展作者：张方志李元杰王峰刘红英　　摘要:本文总结了水性涂料用高分子分散剂的结构特点、在颜料粒子表面的吸附行为及研究方法、常用种类、以及影响高分子分散剂分散稳定性能的因素,并展望了其发展方向。.L.编辑。　　关键词:水性涂料;高分子分散剂;吸附;分散;稳定性　　Abstract:Thepaperbrieflysummarizedthecharacterofpolymericdispersants,adsorptionofdispersantsontopigmentsurface,mainkindsofdispersantsandtheeffectondi

2、spersestability.Thedevelopmenttrendofpolymericdispersantsericdispersant;adsorption;dispersion;stability　　　　在涂料等化工产业中,颜料的分散是涂料制造技术的重要环节。为了使涂料中的有机、无机颜料得到均一稳定分散,经常使用分散剂。分散剂在涂料的贮存、涂装操作、涂膜的形成、涂料的性能等方面有着重要作用。　　尽管传统的分散剂在水性分散介质中显示出有效的分散稳定作用,但由于它们在颜料粒子表面的吸附不十分牢固,容易从粒子表面上解吸从而导致被分散的粒子重新聚集或沉淀,体系的长期稳定性欠佳,对

3、漆膜外观、硬度及耐老化等性质也有不利影响。为克服传统分散剂的局限性,近年来开发并应用了高分子分散剂。高分子分散剂是指分子质量在数千以上的具有表面活性的高分子化合物,本质上属于表面活性剂。其概念是在20世纪80年代初期首次提出的,80年代中期推出相关产品并进入推广应用阶段。高分子分散剂对颜料的分散有显著效果,尤其对润湿性、稳定性等方面有相当大的作用,对颜料的应用性能也有较大改善,已成为新一代的高效分散剂。　　目前,全世界只有ICI、DuPont、SunChemical、KVK等少数几家国际知名的大公司生产这种产品(主要是ICI公司的Solsperse系列产品)[1],生产技术严密封锁

4、,产品以垄断价格出售。我国对聚合物分散剂的研究起步较晚,在90年代才有聚合物分散剂的综述性报道。[2]近年来,我国也开发了一些聚合物分散剂品种,如NBZ-3、DA-50、g•m2或mol•m2);②与颜料表面直接结合的链段分数p;③吸附层厚度δh。　　1.3.1吸附等温线测量法　　可以通过测定吸附前后体系中高分子分散剂的浓度,计算分散剂在颜料表面的吸附量Γ:　　　　1.3.3吸附层厚度δh　　可以采用超速离心、动态光散射、微量电泳等方法,通过测试吸附分散剂前后颜料粒子半径的变化确定吸附在颜料表面的高分子分散剂的厚度。　　2影响高分子分散剂性能的因素　　目前已

5、提出了3种分散稳定机理解释聚合物分散剂的稳定化作用:双电层理论(DLVO理论)[3]、空间稳定机理[4]、竭尽稳定机理[5],影响高分子分散剂性能的主要有以下5个因素:　　2.1分散剂的结构　　高分子分散剂由亲油基和亲水基组成,其中常见的亲油基有芳基、烷芳基、烃链等非极性基团;常见的亲水基有羧基、磺酸基、羟基、氨基及长的聚醚链等。不同亲油-亲水基的组合可得到种类繁多的分散剂,而不同种类的分散剂因其化学结构不同,与颜料粒子间的结合方式、结合力大小均有所差别。目前,很多分散剂中都含有芳环结构,利用芳环与颜料分子平面形成强的π-π键,使二者牢固地结合在一起。颜料-分散剂-水三者之间的作用

6、力是粒子能否稳定分散的决定因素,只有分散剂与水有足够的亲和力,方可具备良好的溶解性,聚合物链才能在水中充分伸展,形成有效的立体屏障。在此前提下,亲油端与颜料离子的结合力越大,越有利于分散稳定。但是,若分散剂的亲水性太大,则其亲油性相对减弱,甚至使分散剂从粒子表面脱落,达不到分散的目的。故合成聚合物分散剂时,亲水性单体的含量不可过高。通常是在分散剂具备一定的水溶性的情况下,疏水性越强,分散效果越好。　　2.2分散剂用中和剂　　羧酸基或磺酸基聚合物在水中并不溶解,要在其中加入中和剂,使其解离为COO-或SO32-,聚合物才具有水溶性。早期使用NaOH、KOH作中和剂,钠离子和钾离子具有

7、吸湿性,滞留在体系中会影响涂层的耐水性。后改用氨水,但中和后的聚合物盐会逐渐释放出氨,使分散剂的水溶性降低,分散效果变差。挥发性较低的醇胺作中和剂既可保证分散稳定,又不影响涂层性能。