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氨基磺酸系水性涂料分散剂的研制
蒋亚清1，王洪波2，孙立萍2，张定成2
(1.南京工业大学，江苏南京210009:2.江苏省建筑材料研究设计院，江苏南京210009)
1 前言
水性涂料常用分散剂分为无机和有机两大类。无机分散剂中以聚合度为6~10 的多聚磷酸盐的使用效果最好。但使用无机分散剂的缺点是涂料在贮存时易造成粘度升高。有机分散剂中以聚丙烯酸盐用量最大，分散性较好，但在高温下贮存一定时间后，涂料的粘度会有较为明显的变化。氨基磺酸盐分散剂属于阴离子表面活性剂，与聚丙烯酸盐分散剂相比，该类分散剂具有用量少、分散性能优越、使用成本低廉等特点。在涂料中掺入氨基磺酸盐后，分散剂的疏水基团定向吸附于颗粒质点表面，亲水基团指向水溶液，组成了单分子或多分子吸附膜。由于表面活性剂的定向吸附作用，粉体颗粒固(液界面自由能降低，涂料体系的分散性明显提高。同时，由于粉体颗粒表面带同性电荷，电性斥力作用既使粉体(乳胶体系处于相对稳定的悬浮状态，又使团聚结构解体。
1 试验
1.1分散剂的合成
1.1.1树脂基氨基磺酸盐分散剂的合成
将一定量的氨基树脂、尿素、甲醛、水等加入三颈烧瓶中，升温至70℃，在碱性条件下进行轻甲基化反应;一定时间后，加入适量磺化剂，在85℃下磺化2h;降温至50℃，滴加规定量的硫酸，在酸性条件下缩合2h;用液碱中和体系中的硫酸，调节体系的pH值至7-8:除盐。
1.1.2酚型氨基磺酸盐分散剂的合成
将一定量的苯酚、对氨基苯磺酸、磺化剂、甲醛、水加入三颈烧瓶中，升温至85℃，在碱性条件下进行轻甲基化反应和磺化反应;一定时间后，降温至40 Y:，滴加规定量的硫酸，在酸性条件下缩合1.5h;用液碱中和体系中的硫酸，调节体系的PH值至7-8;除盐.
1.2分散性能测试
1.2.1试验材料
钛白粉、碳酸钙、滑石粉、氧化铁红、铁酞绿、DA分散剂（聚丙烯酸盐)，均为市售工业品。氨基磺酸盐分散剂自制)。
1.2.2流动点试验
在颜料或填料中加入占颜、填料质量20%的水，搅拌制成糊状混合物后，边搅拌边加入一定浓度的分散剂溶液。调整分散剂用量，使上述混合物刚好成为流动状态;当用调节刀划过颜料浆时，不会流下任何痕迹，此时即达到流动点.通过比较用不同分散剂分散同一种颜、填料达到流动点时所消耗分散剂的量来判定其分散效果.
1.2.3扩展度试验
称取颜料或填料300 g，水100 g，分散剂用量固体份)占颜、填料质量的(0.4%.将称量好的试验材料倒入符合ISO679:1989规定的水泥净浆搅拌机，搅拌3 min，然后将拌好的浆体迅速注入上口内径36mm，下口内径60mm，高度60mm的截锥圆模内，用刮刀刮平料浆，按垂直方向提起圆模，当浆体流淌至30S时，用钢直尺量取流淌部分互相垂直的两个方向的直径，取平均值作为浆体流动度。按下式计算浆体扩展度F:
F= [(d-d0)/d0]x100%
比中:do原始直径，60mm;
d-扩展后的直径，mm.
1.3以氨基磺酸盐作分散剂的典型水性涂料配方 (见表1)
2 试验结果与讨论
氨基磺酸盐分散剂的基本性能(见表2)
表2氨基磺酸盐分散剂的基本性能
2.2氨基磺酸盐分散剂的分散性能
树脂基氨基磺酸盐(以下简称树脂基)和酚型氨基磺酸盐(以下简称酚型)分散剂达到流动点时的分散剂用量及颜、填料浆体的扩展度与DA分散剂(聚丙烯酸盐)的对比试验结果见表3。
注：颜、填料浆体扩展度试验时，分散剂用量为固体材料的0.4%。
由表3可见，达到流动点时，树脂基氨基磺酸盐分散剂的用量略低于聚丙烯酸盐分散剂:当用量相同(为固体材料的0.4%)时，对所试验的几种颜、填料，掺树脂基分散剂的浆体扩展度比掺聚丙烯酸盐分散剂的浆体扩展度增加了23.2%-31.0%，掺酚型分散剂的浆体扩展度比掺聚丙烯酸盐分散剂的浆体扩展度增加了3.0%-20.1%，说明氨基磺酸盐分散剂尤其是树脂基分散剂)对涂料常用颜、填料的分散性能优异。
2.3以氨基磺酸盐为分散剂的水性涂料性能
对按表1配方制得的以树脂基氨基磺酸盐为分散剂的水性涂料的性能进行了检测(结果见表4)，所测的各项性能指标均达到GB/T 9755-2001《合成树脂乳液外墙涂料》一等品指标要求。
2.4应用前景
对本研究合成的树脂基氨基磺酸系水性涂料分散剂进行了工业化扩大试验，试验结果表明，该产品合成工艺稳定可靠，分散剂平均工厂成本仅为2800元//t，颇具市场竞争优势。有关企业选用该树脂基分散剂生产了小批量的外墙乳胶漆，己在建筑工程中推广应用。
3结论
(1)氨基磺酸盐水性涂料分散剂，对涂料常用颜、填料具有优异的分散效果:与聚丙烯酸盐类分散剂相比，氨基磺酸盐分散剂用量较少;相同用量时，掺树脂基分散剂和酚型分散剂的浆体扩展度分别比掺聚丙烯酸盐分散剂的浆体扩展度增加23.2%-31.0%和3.0%-.20.1 %.
2)氨基磺酸盐分散剂使用成本低廉，在建筑涂料中的应用前景广阔。
