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0 前 言
大多数涂料用分散剂多为低相对分子量(1 000～50 000)、含有羧酸基团的聚合物的铵或碱金属盐,而一般分子量大的分散剂可在颜料表面形成较厚的吸附层。分散剂使用得当,不但能防止颜料的沉淀,使涂料具有良好的储存稳定性,而且能改善流平,防止涂料浮色发花,提高遮盖力、着色力,降低色浆的黏度,提高研磨效率,增加研磨色浆中颜料的含量。
1 试验部分
1.1 原材料
多元醇改性聚酯树脂,国产；丁醚化三聚氰胺甲醛树脂,美国；分散剂1(磷酸酯盐),进口；分散剂2(特殊酸与硅酮的混合物),进口；分散剂3(聚羧酸酯类高分子),进口；分散剂4(聚氨酯类高分子),进口；钛白粉(R706),D U P O N T公司；酞菁蓝,国产；乙二醇乙醚醋酸酯,国产。
1.2 色浆制备
1.2.1 白浆制备(见表1)
工艺：先将乙二醇乙醚醋酸酯投入反应釜中,然后加入分散剂,搅拌均匀,然后加入树脂、钛白粉,充分搅匀后砂磨分散。
1.2.2 蓝浆制备(见表2)
工艺：先将乙二醇乙醚醋酸酯投入反应釜中,然后加入分散剂,分散均匀后加入色粉搅拌,然后加入树脂,充分搅拌后砂磨分散。
1.2.3 分散结果(见表3)
1.3 色漆制备(见表4)
注：配方1中白浆用A浆,蓝浆用E浆；2中白浆用B浆,蓝浆用F浆；3中白浆用C浆,蓝浆用G浆；4中白浆用D浆,蓝浆用H浆。
1.4 色漆及喷在试板上的性能(见表5)
2 结果分析
分散剂1是磷酸酯盐型的阴离子部分和季胺盐的阳离子部分构成的表面活性剂,是一种较好的天然润湿分散剂,很早被用在涂料油墨中,但是添加量必须适宜,否则会产生不良的影响。因为是天然的分散剂,在本体系无机和有机颜料共同使用时,就浮色严重,并且不能有效地防止返粗。分散剂2是特殊酸与硅酮的混合物,分子量较小,在分散色浆和储存稳定性方面表现欠佳。分散剂3是用三烯酸和酸酐聚合而成的,它能使涂料分散体具有一定的结构黏性,可以形成假塑流体,添加这类分散剂后,使颜料形成一种很强的絮凝分散状态,其羧酸较多,极性很强,可以提高研磨分散的效率,但是影响光泽。分散剂4是聚氨酯类高分子,具有较高的吸附基,吸附牢固性强,吸附层厚,因此涂料的储存稳定性较好,能提高颜料的着色力和遮盖力,提高涂膜的光泽和平滑性,具有良好的防浮色发花作用,可用于中高极性的树脂体系中。分散剂3和分散剂4同属于高分子类分散剂,因为存在着体系极性及相容性问题,所以分散效果的表现也不相同,这样分散剂4的效果最好。
3 分散剂的选择及用量
3.1 分散剂的选择
对于吸附性较低的非极性树脂基料,颜料对树脂的亲和性低,如丙烯酸和过氯乙烯,应利用润湿分散剂来改变颜料粒子的表面特性,增强颜料粒子的亲液化程度,提高润湿比率,依靠树脂和分散剂在颜料表面形成的吸附层,提高涂料的储存性。要选择和树脂相容较好的分散剂。对于吸附性较高、活性基较多的醇酸树脂,分子量分布较宽,小分子量的低聚物极性较大,能吸附在颜料表面,起界面活性剂的作用。这样体系中润湿分散剂的选择就广一些,用量也容易调整。
3.2 分散剂的用量
首先要掌握颜料的表面特性,尤其是比表面积、吸油量大小、形状及酸碱性,结合考虑树脂体系的特性来确定选择分散剂的类型及用量。比表面积和吸油量大的颜料,分散剂的用量就多一些。一般有机颜料用B E T值表示其表面积的大小,B E T值越高比表面积越大；炭黑用D B P值表示其吸油量的大小,D B P值越高,吸油量越大；一般无机颜料就直接标明其吸油量大小表示其吸油性能。如上所说,对于丙烯酸树脂、过氯乙烯树脂体系,分散剂的用量大于醇酸树脂体系,因为醇酸树脂本身润湿分散性较好。分散剂都有一个说明书,介绍其结构和使用方法及用量,这只是一个添加范围,具体用多少合适,由配方设计工程师自己决定。比如对于钛白粉,一般高分子类分散剂推荐用量为对钛白粉的2%～4％,然而根据我们试验对于D U P O N T的R706或R902钛白粉,在丙烯酸体系中加对钛白粉的2％,分散效率、细度及储存性都能满足使用要求,而对于醇酸树脂体系,加对钛白粉的1.5％已经足够。
4 分散剂的其他用途
分散剂在存在触变剂的体系中,比如北美联合催化剂公司(UNITED CATALYSTS)生产的有机黏土BENTONE 34,在分散过程中加少量的分散剂有利于BENTONE 34的细度下降速度,见表6。
高速分散(H S D)1 500 r/m i n,分散30 m i n,A的细度30 μm,B的细度26 μm。另外分散剂还能有效地防止哑光漆中哑粉的沉淀。
5 结 论
在使用分散剂的过程中,传统界面活性剂在溶剂体系应用中存在很大的局限性。现在一般选择分散剂的方法：①分散剂或树脂在颜料表面形成的吸附层越厚越好,所以高分子活性聚合物比一般的分子量较低的界面活性剂要好；②高分子活性聚合物被吸附在颜料表面的部分,在溶剂中不溶的为好,而伸展在溶剂中的部分是越溶越好；③为获得一个较厚的吸附层,要注意分散链节的长度和特性；④作为润湿分散剂的高分子聚合物,应具有较多的活性吸附点,使其能在表面形成牢固的吸附层。
