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什么是顏料分散劑

顏料分散劑是什么?


顏料分散劑是一種主要用于在液體介質(zhì)(通常是液體或漿狀的溶劑)中分散顏料顆粒的化學(xué)物質(zhì),可以使顏料均勻地分布在溶液中,而不會沉淀或聚集在一起,顏料分散劑具有雙組分結(jié)構(gòu),其錨固基團(tuán)提供了對顏料表面的強(qiáng)吸附,連接到錨基的聚合鏈可起到穩(wěn)定作用,這有助于保持顏料的穩(wěn)定性,使其能夠被更好地應(yīng)用在涂料、油墨、塑料、化妝品、顏料墨水等各種產(chǎn)品中。


有顏料的地方就有分散劑,這意味著它們存在于各種各樣的產(chǎn)品中,顏料分散劑是為油漆、涂料和制版印刷配方賦予高性能所必不可少的重要成分,它們是高度專業(yè)化的添加劑,用于潤濕、分散和穩(wěn)定各種液體配方中的干顏料粉末。


分散中的顏料


為什么要用顏料分散劑


顏料是固體不溶性粉末,用于為各種材料(包括油漆、涂料和油墨)提供顏色,它們在商業(yè)上有多種顏色和化學(xué)成分可供選擇,雖然顏料的選擇似乎是無窮無盡的,但它們都有一些共同點,它們必須適當(dāng)分散,以便在油墨、油漆和涂料中提供最佳性能和外觀。


當(dāng)顏料被添加到液體中時,由于顆粒間的相互作用力,容易發(fā)生沉淀或凝結(jié),導(dǎo)致顏料在液體中分布不均勻,影響產(chǎn)品的質(zhì)量和外觀。顏料分散劑通過表面活性劑的作用,可以降低顆粒間的相互作用力,從而使顏料顆粒更好地分散在液體中,保持穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。


什么是顏料分散?


顏料分散是將不溶性顏料懸浮在液體介質(zhì)(通常是水或有機(jī)溶劑)中,顏料必須充分潤濕、去團(tuán)聚/分散以及均勻分布和穩(wěn)定,以便于它們在用于油墨、油漆和涂料的過程,以實現(xiàn)最大的顏色強(qiáng)度、光澤度和遮蓋力。顏料分散體的穩(wěn)定需要時間和精力,分散的顏料有很強(qiáng)的恢復(fù)到其初始團(tuán)聚狀態(tài)的趨勢,由于這種強(qiáng)烈的趨勢,正確選擇潤濕分散劑對于獲得穩(wěn)定的配方至關(guān)重要。


顏料分散體的成功取決于了解其在油漆、涂料和油墨配方中的色彩性能,顏色性能的各個方面包括色度、色調(diào)和透明度與遮蓋力,為了充分了解分散體的顏色性能,必須評估其分散體特性,這些包括粘度、粒徑和相容性,顏料表面潤濕能力和潤濕分散劑的分散穩(wěn)定性直接影響這些性能。傳統(tǒng)上,顏料分散由三個主要步驟組成:潤濕、解聚和穩(wěn)定,下面將更詳細(xì)地概述這三個步驟。


潤濕
當(dāng)固體顏料首次添加到液體介質(zhì)中時,它們會結(jié)塊,空氣被困在顏料團(tuán)聚物的表面,為了進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐櫇?,需要用液體介質(zhì)替換顏料中夾留的空氣,系統(tǒng)中夾留的空氣越少,潤濕就越有效,一切都與表面張力有關(guān)。對于潤濕固體的液體,其表面張力必須低于固體的自由表面能。因此具有低表面張力的液體在潤濕方面更有效,這就是為什么潤濕添加劑對配方設(shè)計師如此有價值的原因,它們將降低表面張力并粘附在表面并涂覆顏料以形成添加劑/液體界面,潤濕劑的使用加快了過程并確保顏料的完全潤濕。


顏料潤濕機(jī)械剪切原理


解聚
一旦顏料顆粒完全潤濕,必須分解顏料的大團(tuán)聚物以減小顆粒尺寸,在分散過程的這一階段,顏料附聚物被分離成較小的聚集體和初級顆粒,摻入顏料的載體的表面張力越低,分散顏料所需的能量就越低,降低液體介質(zhì)中的表面張力可實現(xiàn)更快的解聚和分散體中更均勻的粒徑。解聚是通過使用高速分散機(jī)和各種類型的研磨設(shè)備開發(fā)的機(jī)械剪切能來實現(xiàn)的,安裝在高速混合機(jī)軸上的整流罩刀片是分散顏料的有效方法,為了將顏料分散到納米級,建議使用0.3-0.5nm研磨介質(zhì)。


顏料解聚機(jī)械剪切原理


穩(wěn)定
由于在解聚/研磨階段固體顆粒的表面積增加,現(xiàn)在必須穩(wěn)定解聚的顏料顆粒以防止再團(tuán)聚,以避免絮凝、變色、沉淀和穩(wěn)定性損失等問題。在此步驟中,添加顏料分散劑,分散劑將吸附到顏料顆粒上并使它們保持分離,懸浮液中顏料的穩(wěn)定可通過靜電穩(wěn)定或空間位阻穩(wěn)定機(jī)制實現(xiàn)。


靜電穩(wěn)定
靜電分散劑帶有離子電荷,它們與顏料顆粒的表面相互作用,產(chǎn)生類似帶電的表面,通常是陽離子,顏料顆粒表面上的這些類似電荷相互排斥并保持顏料處于穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。PH值的變化和離子物質(zhì)的添加會使懸浮在靜電分散劑中的顆粒不穩(wěn)定,在配方中,如果最終應(yīng)用的分散體PH值低于4,則建議使用酸性分散體;如果是堿性分散體,則建議PH值高于7.5。


顏料分散劑的分子通過離子鍵、氫鍵或偶極相互作用附著在顏料表面,并通過靜電力使粒子相互排斥,Zeta電位越接近零,WB分散體就越容易重新凝聚。分散劑可通過陽離子或陰離子分子基團(tuán)實現(xiàn)靜電穩(wěn)定,如季銨鹽和烷基多胺(陽離子)或聚羧酸和磺化有機(jī)物(陰離子)。需要注意的是具有高導(dǎo)電性的顏料可能無法通過靜電穩(wěn)定來穩(wěn)定。


靜電分散劑穩(wěn)定原理


空間位阻穩(wěn)定
空間位阻分散劑由具有錨定頭基團(tuán)的分子組成,該分子被顏料顆粒和尾部吸引,這些尾部被分散體的液相吸引,頭部基團(tuán)吸附在顏料表面,尾部從表面向外定向,突出的尾巴使顏料顆粒保持分離和懸浮??臻g位阻穩(wěn)定在高鹽濃度和寬PH范圍內(nèi)非常穩(wěn)定。


在水性和溶劑型體系中,顏料分散劑錨定基團(tuán)將粘附在顏料表面,體系的相容性取決于構(gòu)成疏水部分的聚合物的功能段,關(guān)于空間位阻穩(wěn)定,添加劑將在物理上降低顏料顆粒的流動性,從而避免或最大限度地減少絮凝或再團(tuán)聚,這種類型的穩(wěn)定主要通過非離子分散劑完成。


空間位阻分散劑穩(wěn)定原理


顏料分散劑在各種工業(yè)和消費(fèi)品應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用,在許多情況下,顏料是油墨、油漆或涂料配方中最昂貴的成分,顏料分散劑的優(yōu)化確保了配方中顏料在液體介質(zhì)中保持穩(wěn)定的分散狀態(tài),從而達(dá)到所需的色彩外觀效果和物理性能,同時盡可能少地使用顏料。