科普丨分散剂有哪些?怎么调挑?

分散剂的是通过包裹颜料颗粒,将固体颗粒稳定分散在液体中,防止颜料颗粒的沉降和凝聚,常见以下两种机理:

双电层机理

该机理常见于铵盐、钠盐类分散剂,它们在水中电离形成阳离子或阴离子,通过静电被粉体表面吸附形成双电层。在介质中带相反电荷的离子称为反离子,一层是粉体表面反离子,另一部分反离子则包围在周围,它们称为自由反离子,形成扩散层。这样在表面离子和反离子之间就形成双电层。

图1 动电电位

(微粒所带负电与扩散层正电形成双电层动电电位)


如果介质中增大反离子的浓度,而扩散层中的自由反离子会由于静电斥力被压缩,动电电位下降,直至没有电荷排斥效应,体系混乱,粉体失去稳定性进而发生絮凝。

阴、阳离子型

优势

降粘、润湿包裹能力强,价格便宜

劣势

稳定性受体系及外部因素影响

即阳、阴离子型分散剂体系要控制反离子浓度,如阴离子分散剂适合在弱碱性环境,市面常见产品有OROTAN 731A、tego 747w、ADDITOL 6200等产品,因其特性主要用于分散带树脂的无机颜料体系,如建筑行业、防腐行业等行业。

空间位阻效应

该机理常见于聚醚丙烯酸酯聚酰胺类等非离子型分散剂,它们在水中将一端具有颜料亲和力的锚定基团吸附在粉体表面,通过溶剂化链段链接另一端,并对相同端产生排除效应,使它们互相滑动错开,从而达到空间位阻效应。

图2 锚定分散过程

此类分散剂润湿分散性不如铵盐、钠盐类分散的好,但不受体系内电荷影响,分散稳定性强,因为不同的颜料表面性质不同,可锚定的基团不同,分散效果受锚定基团、分子量、溶剂化链段影响。

高分子分散剂超分散剂对颜料锚定的特点:

1)对具有高极性表面的无机颗粒,如钛白氧化铁铬酸铅等,超分散剂只需要一个锚定基团,该基团可以与表面上的强极性基团配对形成“单点锚”;

2)对弱极性表面的有机颗粒,如有机颜料和一些无机颜料,通常是具有多个锚定基团的超分散剂,其可通过偶极力在颗粒表面上形成“多点锚”;

3)对完全非极性或极低极性的有机颜料和一些炭黑,需要使用表面增效剂,其是具有极性基团的颜料衍生物,通过范德华力吸附在颜料表面,赋予颜料表面锚点,后再进行锚定。

超分散剂溶剂化机制

超分散剂的另一部分是溶剂化链段,链段类型决定其相容性,链的长度影响分散性质。当链的长度太短时,立体效果不明显,不能产生足够的空间位阻;如果它太长,对介质的的亲和力太高,相容性太好,导致超分散剂锚定力变差,从颗粒表面解吸。过长的链还会压缩空间位阻的空间,引起分子链纠缠,最终发生颗粒的絮凝、反粗。
超分散剂高分子吸附层有一定的厚度,可以有效地阻挡粒子的相互吸附,当粉体表面吸附层达8~9nm时,它们之间的排斥力可以保护粒子不致絮凝,是做水性无树脂色浆的绝佳选择。

非离子型

优势

稳定性强,展色效果好

劣势

价格较高

在选择无树脂色浆分散剂时,最好针对其体系HLB值和颜料特点,选用合适的分散剂。



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