第一節(jié) 分散劑的簡介
分散劑是一種在分子內(nèi)同時具有親油性和親水性兩種相反性質(zhì)的界面活性劑??删环稚⒛切╇y于溶解于液體的無機,有機顏料的固體及液體顆粒,同時也能防止顆粒的沉降和凝聚,形成安定懸浮液所需的兩親性試劑。(產(chǎn)業(yè) 規(guī)劃 )
第二節(jié) 分散劑的技術原理
1.吸附于固體顆粒的表面,降低液-液或固-液之間的界面張力。使凝聚的固體顆粒表面易于濕潤。
2.高分子型的分散劑,在固體顆粒的表面形成吸附層,使固體顆粒表面的電荷增加,提高形成立體阻礙的顆粒間的反作用力。
3.使固體粒子表面形成雙分子層結構,外層分散劑極性端與水有較強親合力,增加了固體粒子被水潤濕的程度.固體顆粒之間因靜電斥力而遠離。
4.使體系均勻,懸浮性能增加,不沉淀,使整個體系物化性質(zhì)一樣。
以上所述,使用分散劑能安定地分散液體中的固體顆粒。
第三節(jié) 分散劑的作用影響
光澤
這是衡量涂膜特性的一個指標,光澤越高,反射越強。
對優(yōu)質(zhì)涂料的光澤來說,顆粒不能大于5微米的,最大3微米。油墨不能超過1微米。涂料中的大顆粒,要么沒法有效分散,要么絮凝,或者在配制過程中發(fā)生刺激起晶?!【酆衔锓稚┮部蓽p少由于絮凝而形成的大顆粒,改善光澤。
透明
這是涂膜的一個特性,透明性越高,越容易看到底層。遮蓋力越高,對底層遮蓋力越強。
光在表面反射和通過的數(shù)量決定涂料的遮蓋力或透明性。顏料種類及分散程度對此有影響。由于折射率和粒子大小影響,遮蓋性顏料對反射光有更大影響。
聚合物分散劑通過影響顏料粒徑分布(更均勻更窄)來提高透明度。對鈦白粉,高折射率和大顆??梢杂行У胤瓷浜驼凵涓鞣N波長的光。聚合物分散劑的添加可以提高表面積(減少團聚體,降低粒徑),可以進一步提高遮蓋力。對于透明顏料,聚合物分散劑改善粒徑分布讓更多光透過(增加透明性)。
相容
相容性之所以重要,是因為良好的相容性可以使涂料制造商生產(chǎn)用于多種不同類別樹脂產(chǎn)品的分散體系。
聚合物分散劑可以提高顏料濃度,不僅增加產(chǎn)量,而且減少從研磨色漿直到最終產(chǎn)品中潛在的介質(zhì)不相容性問題。所以特別是使用高相容性樹脂的條件下,聚合物分散劑擴大了基礎涂料的使用范圍。這對混合著色涂料生產(chǎn)非常重要。
流動/流平
流平性是涂料在特定表面擴散的能力。涂料表面缺陷通常由表面張力造成,而且發(fā)生相對較快。裝飾涂料的刷痕通常也是由流平性不足造成的。
理想的流平行為可以用牛頓力學來解釋。但是顏料引入體系后,就會發(fā)生變化。這是因為顆粒受化學鍵和物理相互作用影響,非常容易產(chǎn)生觸變性和假塑性。
由于顏料顆粒在聚合物分散劑作用下更加穩(wěn)定,流平性增加,所以可以提高牛頓流體特性。對流平性有好處。
產(chǎn)量
產(chǎn)量指一個工序生產(chǎn)的涂料和油墨數(shù)量。分散劑使顏料濃度增加,可以提高涂料產(chǎn)量。適當添加聚合物分散劑,可以降低粘度,增加研磨色漿的顏料含量,從而產(chǎn)量提高。
在固定時間內(nèi),由于可以分散更多的顏料,這樣用相同重量的研磨色漿就可以生產(chǎn)更多產(chǎn)品。明顯加快分散速度也可以提高產(chǎn)量。產(chǎn)量提高則機器磨損減少,能耗降低,尤其是降低每公斤最終產(chǎn)品的勞動力成本和固定成本。
著色強度
涂料著色強度表示色彩色相在應用表面的強烈程度。提高著色強度涂料就會看起來更加明亮,對顧客更有吸引力。
通過平衡相互對立的各種因素,可以創(chuàng)造最優(yōu)研磨條件。降低顏料的平均粒徑可以提高著色強度。提高研磨色漿中顏料含量會增加粒子的相互碰撞,提高顏料的破碎率,但是也增加了粘度,降低了研磨的動能,使磨料小球或珠子對顏料的破碎能力下降。
使用聚合物分散劑可以改變這種變化。使用分散劑可以研磨更高顏料濃度,使粒子破碎更加迅速,同時防止研磨過程中的粘度升高。最終,分散劑使更細小的粒子碰撞穩(wěn)定性增加,不絮凝,從而充分發(fā)揮其內(nèi)在的著色強度。
第四節(jié) 分散劑的類別
脂肪酸類、脂肪族酰胺類和酯類
硬脂酰胺與高級醇并用,可改善潤滑性和熱穩(wěn)定性,用量(質(zhì)量分數(shù),下同)0.3%-0.8%,還可作聚烯烴的滑爽劑;乙烯基雙硬脂酰胺,也稱乙撐基雙硬脂酰胺(EBS),是一種高熔點潤滑劑,用量為0.5%~2%;硬脂酸單甘油酯(GMS),三硬脂酸甘油酯(HTG);油酸酰用量 0.2%~0.5%;烴類石蠟固體,熔點為 57~70 ℃,不溶于水,溶于有機溶劑,樹脂中的分散性、相容性、熱穩(wěn)定性均差,用量一般在 0.5%以下。
石蠟類
盡管石蠟屬于外潤滑劑,但為非極性直鏈烴,不能潤濕金屬表面,也就是說不能阻止聚氯乙烯等樹脂粘連金屬壁,只有和硬脂酸、硬脂酸鈣等并用時,才能發(fā)揮協(xié)同效應。
液體石蠟:凝固點(-15℃)~(-35℃),在擠出和注射成型加工時,與樹脂的相容性較差,添加量一般為0.3%-0.5%,過多時,反而使加工性能變壞。
微晶石蠟:由石油煉制過程中得到,其相對分子質(zhì)量較大,且有許多異構體,熔點65~90℃,潤滑性和熱穩(wěn)定性好,但分散性較差,用量一般為 0.1%~0.2%,最好與硬脂酸丁酯、高級脂肪酸并用。
金屬皂類
高級脂肪酸的金屬鹽類,稱為金屬皂,如硬脂酸鋇(BaSt)適用于多種塑料,用量為 0.5%左右;硬脂酸鋅(ZnSt)適于聚烯烴、ABS 等,用量為0.3%;硬脂酸鈣(CaSt)適于通用塑料,外潤滑用,用量 0.2%~1.5%;其他硬脂酸皂如硬脂酸鎘(CdSt)、硬脂酸鎂(MgSt)、硬脂酸銅(CuSt)。
低分子蠟類
低分子蠟是以各種聚乙烯(均聚物或共聚物)、聚丙烯、聚苯乙烯或其他高分子改性物為原料,經(jīng)裂解,氧化而成的一系列性能各異的低聚物。其主要產(chǎn)品有: 均聚物、氧化均聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低分子離聚物等五大類。其中以聚乙烯蠟最為常見。 [4-5]
常用的聚乙烯蠟平均相對分子質(zhì)量為1500~4000,其軟化點為102℃; 其他規(guī)格的聚乙烯蠟平均相對分子質(zhì)量為10000~20000, 其軟化點為106℃;氧化聚乙烯蠟的長鏈分子上帶有一定量的酯基或皂基,因而對 PVC、PE 、PP、ABS 的內(nèi)外潤滑作用比較平衡, 效果較好, 其透明性也好。由于分散劑的種類和實際應用的環(huán)境很多,所以選擇合適的分散劑很重要。
聚乙二醇200或400(分子量約190-420)是水溶性分散體系的良好分散劑/增溶劑/潤濕劑/溶劑。聚乙二醇200或400是親油的,可以很好的跟有較低親水親油平衡值(HLB value)的分散物形成穩(wěn)定的分散體系。
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