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颜料结构以及分散剂的作用

颜料的形态及粒径

在涂料中,颜料大多被制成悬浮液使用。

颜料的粒径范围分布很宽,一般从0.05μm到1mm之间。但研究表明,当颜料的粒径在0.05μm-0.5μm之间时,具有好的着色力、光泽、遮盖力和耐候性等。

颜料的分散过程

颜料的分散过程由润湿、分散、稳定三个步骤组成:润湿过程中,颜料表面的的空气和水气被树脂溶液所替换。固/气两相(颜料/空气)被转换成固/液两相(颜料/树脂溶液)。分散剂尤其是低分子型的润湿分散剂能加快润湿的过程。分散过程中,主要依靠机械能作用下(冲击和剪切力),颜料的团聚态被打碎成较小的微粒,成为分散状态(均匀分布)。最终的第三步是稳定的过程,分散剂用于保持颜料分散状态的稳定,阻止失控的絮凝。并依据颜料表面所吸附的粘接剂种类和分子结构,促使悬浮液获得稳定状态。分散剂尤其是高分子分散剂对颜料粒子的稳定起了很大的作用。

为何要使用分散剂

分散剂在涂料生产中发挥了非常重要的作用。分散体系的稳定,能避免诸多的涂料问题及漆膜弊病,如果配方合理,适量地添加分散剂能够有效地降低成本,改进涂料的性能。总而言之,分散剂有如下的作用:

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提升光泽,增加流平效果

有试验表明,相同的配方,采用不同的分散剂,得出的漆膜光泽会有明显的差别。例如,在某黑色卷材涂料体系中,不同的三种分散剂制得的涂料涂膜后20°光泽分别是69.7、81.5、77.1。如果所采用的分散剂不恰当,颜色絮凝后变粗,其对光泽所起的作用类似于消光粉,自然会影响光泽。

防止浮色发花

防止浮色发花,是大家所熟知的分散剂的作用之一。选用好合适的分散剂,无论是罐内浮色发花还是漆膜的浮色发花,都可以得到改进或消除。还有些分散剂,是受控絮凝类的分散剂。分子链中含有一些羧基基团,与颜料亲和的同时,还会互相形成氢键,从而使颜料粒子稳定,达到预防浮色发花的效果。

提高着色力

颜料分散和稳定的好,其着色力会明显加强。

降低粘度,增加颜料载入量

采用合适的分散剂,所得的色浆粘度会明显降低。这样可以增加颜料的载入量,提高生产效率。

防止返粗、增加贮藏稳定性

如果选用不合适的分散剂,色浆发生返粗或因絮凝而产生颜色的变化,都不是大家所希望的。除树脂体系外,分散剂是影响涂料贮藏稳定性的重要因素。分散不佳的色浆会发生返粗,沉降及着色力下降。

提高研磨效率,降低生产成本

润湿分散剂的润湿功能使颜料表面的空气和水能更快速地被研磨介质的液体所取代,同时使分散阶段所取得的颜料初级粒子的分离得以保持和控制。这些都提高了研磨效率,降低了能耗和人力成本。

要使颜填料在涂料体系中发挥作用,分散剂的应用与合理选择是必需的。分散剂有许多作用,以上所列的分散剂的作用可能并不全面或准确。从综合的结果来看,合理地筛选分散剂并添加合适的量,是可以节省成本,并大幅度提升涂料的性能的。


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