顏料分散劑的種類

如今市場(chǎng)上有許多種類的顏料分散劑，為您的系統(tǒng)選擇合適的分散劑是很棘手的，分散劑的化學(xué)性質(zhì)對(duì)最終涂層的性能和成功起著重要作用，最佳的分散劑化學(xué)性質(zhì)會(huì)影響分散體或涂層的穩(wěn)定性、質(zhì)量和性能。 各種顏料分散劑類別可分為以下幾類：

1. 常規(guī)分散劑（高分子量、低分子量）
2. 聚合物分散劑
3. 離子和非離子分散劑

讓我們進(jìn)一步了解顏料分散劑的不同化學(xué)類型。

常規(guī)分散劑

它們主要是低分子量，基于聚酯、聚酰胺、聚乙二醇和脂肪酸化學(xué)（FAME）。它們具有以下一般特征：

• 表面活性劑效果，降低固/液界面表面張力
• 吸附在顏料表面的錨固基團(tuán)
• 與介質(zhì)的良好兼容性
• 分子質(zhì)量 = 500 ~ 2,000克/摩爾

這類分散劑的其他主要特點(diǎn)包括：

• 優(yōu)異的潤濕力
• 減少研磨和分散時(shí)間
• 抗沉淀
• 有效防止沉淀和漂浮
• 作用方式：以靜電為主，空間位阻少
• 推薦用于適用于有機(jī)顏料的無機(jī)材料和水性體系

高分子量分散劑（分子質(zhì)量約5000 ~ 30000克/摩爾） – 它們最廣泛用于工業(yè)涂料，與低分子量分散劑相比，它們通常提供：

• 卓越的性能和可使用性
• 最佳色彩特性
• 高光澤度
• 薄膜透明度和薄膜完整性
• 從干燥薄膜中提取的風(fēng)險(xiǎn)低，并且副作用最小

高分子量與低分子量分散劑比較

與低分子量分散劑相比，高分子量添加劑往往更具系統(tǒng)特異性，需要仔細(xì)選擇和評(píng)估程序。

與高分子量產(chǎn)品相比，中等高分子量（分子質(zhì)量約1000-2000克/摩爾）的低聚物通常表現(xiàn)出最廣泛的相容性和優(yōu)越的（快速）顏料潤濕性能，同時(shí)在分散穩(wěn)定性和薄膜稠度性能方面仍優(yōu)于低分子量產(chǎn)品。

除少數(shù)例外情況外，基于單分子表面活性劑的添加劑不太常用作分散劑。這是因?yàn)?，該組在促進(jìn)分散穩(wěn)定性方面通常較差，并且在影響薄膜性能方面具有高風(fēng)險(xiǎn)，例如：

• 水敏性
• 硬度
• 基材附著力

聚合物分散劑

聚合物分散劑主要包括聚丙烯酸酯、聚酯、聚醚或聚氨酯基體系，聚合物類型分散劑的分類基于其：

• 錨固機(jī)制
• 化學(xué)結(jié)構(gòu)（聚丙烯酸、聚氨酯、共聚物等）
• 分子量

這種類型還受到聚合物設(shè)計(jì)（線性、支鏈、星形設(shè)計(jì)）和聚合過程（受控聚合工藝類型提供高性能產(chǎn)品，但也更昂貴）的影響。它們的主要特征包括：

• 聚合物類型：許多錨固基團(tuán)
• 多種化學(xué)選擇
• 多種聚合物設(shè)計(jì)和分子量可供選擇
• 分子質(zhì)量= 5000 ~ 50000克/摩爾

此外，聚合物分散劑具有如下所列的幾種優(yōu)點(diǎn)：

• 優(yōu)異的潤濕力
• 減少研磨/分散時(shí)間
• 對(duì)長期穩(wěn)定非常有效
• 動(dòng)作模式：空間位阻
• 多價(jià)系列（水性、溶劑型、有機(jī)或無機(jī)材料）

聚丙烯酸基/聚丙烯酸酯：與其他結(jié)構(gòu)相比，聚丙烯酸基分散劑的分子量（以及成本）通常較低，它們特別推薦用于水性涂料中，以增加無機(jī)材料的顏料負(fù)荷，非常好的性價(jià)比產(chǎn)品，銨鹽和鈉鹽是乳膠漆的典型產(chǎn)品，分子量越高，它們可以提供更好的相容性。

聚氨酯：它們非常適合降低磨機(jī)基粘度，因此聚氨酯分散劑可增強(qiáng)顏料負(fù)荷并縮短分散時(shí)間，這種結(jié)構(gòu)（骨架、支鏈、錨固基團(tuán)）的靈活性允許為許多溶劑型和無溶劑體系設(shè)計(jì)各種結(jié)構(gòu)。

離子和非離子分散劑

對(duì)于水性油漆或涂料，可以考慮使用陰離子帶電和非離子分散劑，使用鈉或銨聚羧酸酯和聚合物非離子表面活性劑添加劑的組合，可以在分散涂料的磨基中實(shí)現(xiàn)出色的潤濕和分散性能，主要的非離子添加劑是烷基酚乙氧基化物（APE），更準(zhǔn)確地說是壬基酚乙氧基化物NP 10（10個(gè)單位的乙二醇鏈）。由于毒性問題，NP 10現(xiàn)在被不含APE的非離子取代，具有相同的HLB值。

HLB代表親水親脂平衡，用作比較不同疏水性質(zhì)的非離子表面活性劑的指示值，HLB值可以通過分子中的親水成分百分比除以5來計(jì)算。

與水中高度的離子解離有關(guān)，應(yīng)避免在水性體系中應(yīng)用陰離子和陽離子分散劑的組合；陰離子和陽離子產(chǎn)物之間的反應(yīng)可能導(dǎo)致不溶性和表面活性改變。

陽離子胺官能分散劑成功地用于溶劑型體系，例如支持潤濕分散過程，由于解離程度低，電子電荷的影響在非極性系統(tǒng)中不太明顯。

為什么有這么多不同類型的分散劑？

如果顏料分散劑的錨定基團(tuán)與固體顆粒的錨定位點(diǎn)之間沒有親和力，則粘合失敗，分散劑無法在配方中發(fā)揮作用。

顏料和填料表面的化學(xué)官能團(tuán)（錨定位點(diǎn)）變化很大，有些經(jīng)過表面處理，有些則沒有，為了進(jìn)行適當(dāng)?shù)腻^定，分散劑還帶有各種各樣的官能團(tuán)，比如具有胺、酰胺、磺酸鹽或磷酸鹽錨定基團(tuán)的種類。

另一方面，分散劑尾部必須可溶于油漆介質(zhì)并與粘合劑相容，同樣根據(jù)粘合劑和溶劑的特性，配方設(shè)計(jì)師需要不同的解決方案。這就是分散劑種類如此廣泛的原因。