顏料分散劑的種類_為何有這么多不同類型的分散劑?
不同種類的顏料分散劑
如今市場上有許多種類的顏料分散劑,為您的系統選擇合適的分散劑是很棘手的,分散劑的化學性質對最終涂層的性能和成功起著重要作用,最佳的分散劑化學性質會影響分散體或涂層的穩定性、質量和性能。 各種顏料分散劑類別可分為以下幾類:
常規分散劑(高分子量、低分子量)
聚合物分散劑
離子和非離子分散劑
讓我們進一步了解顏料分散劑的不同化學類型。
常規分散劑
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(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
與介質的良好兼容性
分子質量 = 500 ~ 2,000克/摩爾
這類分散劑的其他主要特點包括:
優異的潤濕力
減少研磨和分散時間
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顏料的無機材料和水性體系
高分子量分散劑(分子質量約5000 ~ 30000克/摩爾) – 它們最廣泛用于工業涂料,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險低,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特異性,需要仔細選擇和評估程序。
與高分子量產品相比,中等高分子量(分子質量約1000-2000克/摩爾)的低聚物通常表現出最廣泛的相容性和優越的(快速)顏料潤濕性能,同時在分散穩定性和薄膜稠度性能方面仍優于低分子量產品。
除少數例外情況外,基于單分子表面活性劑的添加劑不太常用作分散劑。這是因為,該組在促進分散穩定性方面通常較差,并且在影響薄膜性能方面具有高風險,例如:
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:
錨固機制
化學結構(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計(線性、支鏈、星形設計)和聚合過程(受控聚合工藝類型提供高性能產品,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
多種化學選擇
多種聚合物設計和分子量可供選擇
分子質量= 5000 ~ 50000克/摩爾
此外,聚合物分散劑具有如下所列的幾種優點:
優異的潤濕力
減少研磨/分散時間
對長期穩定非常有效
動作模式:空間位阻
多價系列(水性、溶劑型、有機或無機材料)
聚丙烯酸基/聚丙烯酸酯:與其他結構相比,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,以增加無機材料的顏料負荷,非常好的性價比產品,銨鹽和鈉鹽是乳膠漆的典型產品,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基粘度,因此聚氨酯分散劑可增強顏料負荷并縮短分散時間,這種結構(骨架、支鏈、錨固基團)的靈活性允許為許多溶劑型和無溶劑體系設計各種結構。
離子和非離子分散劑
對于水性油漆或涂料,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現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),更準確地說是壬基酚乙氧基化物NP 10(10個單位的乙二醇鏈)。由于毒性問題,NP 10現在被不含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來計算。
與水中高度的離子解離有關,應避免在水性體系中應用陰離子和陽離子分散劑的組合;陰離子和陽離子產物之間的反應可能導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與固體顆粒的錨定位點之間沒有親和力,則粘合失敗,分散劑無法在配方中發揮作用。
顏料和填料表面的化學官能團(錨定位點)變化很大,有些經過表面處理,有些則沒有,為了進行適當的錨定,分散劑還帶有各種各樣的官能團,比如具有胺、酰胺、磺酸鹽或磷酸鹽錨定基團的種類。
另一方面,分散劑尾部必須可溶于油漆介質并與粘合劑相容,同樣根據粘合劑和溶劑的特性,配方設計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。