颜料分散剂的种类_为何有这么多不同类型的分散剂?
不同种类的颜料分散剂
如今市场上有许多种类的颜料分散剂,为您的系统选择合适的分散剂是很棘手的,分散剂的化学性质对最终涂层的性能和成功起着重要作用,最佳的分散剂化学性质会影响分散体或涂层的稳定性、质量和性能。 各种颜料分散剂类别可分为以下几类:
- 常规分散剂(高分子量、低分子量)
- 聚合物分散剂
- 离子和非离子分散剂
让我们进一步了解颜料分散剂的不同化学类型。
常规分散剂
它们主要是低分子量,基于聚酯、聚酰胺、聚乙二醇和脂肪酸化学(FAME)。它们具有以下一般特征:
- 表面活性剂效果,降低固/液界面表面张力
- 吸附在颜料表面的锚固基团
- 与介质的良好兼容性
- 分子质量 = 500 ~ 2,000克/摩尔
这类分散剂的其他主要特点包括:
- 优异的润湿力
- 减少研磨和分散时间
- 抗沉淀
- 有效防止沉淀和漂浮
- 作用方式:以静电为主,空间位阻少
- 推荐用于适用于有机颜料的无机材料和水性体系
高分子量分散剂(分子质量约5000 ~ 30000克/摩尔) – 它们最广泛用于工业涂料,与低分子量分散剂相比,它们通常提供:
- 卓越的性能和可使用性
- 最佳色彩特性
- 高光泽度
- 薄膜透明度和薄膜完整性
- 从干燥薄膜中提取的风险低,并且副作用最小
高分子量与低分子量分散剂比较
与低分子量分散剂相比,高分子量添加剂往往更具系统特异性,需要仔细选择和评估程序。
与高分子量产品相比,中等高分子量(分子质量约1000-2000克/摩尔)的低聚物通常表现出最广泛的相容性和优越的(快速)颜料润湿性能,同时在分散稳定性和薄膜稠度性能方面仍优于低分子量产品。
除少数例外情况外,基于单分子表面活性剂的添加剂不太常用作分散剂。这是因为,该组在促进分散稳定性方面通常较差,并且在影响薄膜性能方面具有高风险,例如:
- 水敏性
- 硬度
- 基材附着力
聚合物分散剂
聚合物分散剂主要包括聚丙烯酸酯、聚酯、聚醚或聚氨酯基体系,聚合物类型分散剂的分类基于其:
- 锚固机制
- 化学结构(聚丙烯酸、聚氨酯、共聚物等)
- 分子量
这种类型还受到聚合物设计(线性、支链、星形设计)和聚合过程(受控聚合工艺类型提供高性能产品,但也更昂贵)的影响。它们的主要特征包括:
- 聚合物类型:许多锚固基团
- 多种化学选择
- 多种聚合物设计和分子量可供选择
- 分子质量= 5000 ~ 50000克/摩尔
此外,聚合物分散剂具有如下所列的几种优点:
- 优异的润湿力
- 减少研磨/分散时间
- 对长期稳定非常有效
- 动作模式:空间位阻
- 多价系列(水性、溶剂型、有机或无机材料)
聚丙烯酸基/聚丙烯酸酯:与其他结构相比,聚丙烯酸基分散剂的分子量(以及成本)通常较低,它们特别推荐用于水性涂料中,以增加无机材料的颜料负荷,非常好的性价比产品,铵盐和钠盐是乳胶漆的典型产品,分子量越高,它们可以提供更好的相容性。
聚氨酯:它们非常适合降低磨机基粘度,因此聚氨酯分散剂可增强颜料负荷并缩短分散时间,这种结构(骨架、支链、锚固基团)的灵活性允许为许多溶剂型和无溶剂体系设计各种结构。
离子和非离子分散剂
对于水性油漆或涂料,可以考虑使用阴离子带电和非离子分散剂,使用钠或铵聚羧酸酯和聚合物非离子表面活性剂添加剂的组合,可以在分散涂料的磨基中实现出色的润湿和分散性能,主要的非离子添加剂是烷基酚乙氧基化物(APE),更准确地说是壬基酚乙氧基化物NP 10(10个单位的乙二醇链)。由于毒性问题,NP 10现在被不含APE的非离子取代,具有相同的HLB值。
HLB代表亲水亲脂平衡,用作比较不同疏水性质的非离子表面活性剂的指示值,HLB值可以通过分子中的亲水成分百分比除以5来计算。
与水中高度的离子解离有关,应避免在水性体系中应用阴离子和阳离子分散剂的组合;阴离子和阳离子产物之间的反应可能导致不溶性和表面活性改变。
阳离子胺官能分散剂成功地用于溶剂型体系,例如支持润湿分散过程,由于解离程度低,电子电荷的影响在非极性系统中不太明显。
为什么有这么多不同类型的分散剂?
如果颜料分散剂的锚定基团与固体颗粒的锚定位点之间没有亲和力,则粘合失败,分散剂无法在配方中发挥作用。
颜料和填料表面的化学官能团(锚定位点)变化很大,有些经过表面处理,有些则没有,为了进行适当的锚定,分散剂还带有各种各样的官能团,比如具有胺、酰胺、磺酸盐或磷酸盐锚定基团的种类。
另一方面,分散剂尾部必须可溶于油漆介质并与粘合剂相容,同样根据粘合剂和溶剂的特性,配方设计师需要不同的解决方案。这就是分散剂种类如此广泛的原因。
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