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水性色浆中润湿分散剂的快捷选择方法——粘度法

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-02-04  来源:广州番禺科迪色彩有限公司  浏览次数:1198
核心提示:前言颜料的润湿性主要取决于颜料的表面化学和物理特性。颜料的分散包括三个过程:颜料粒子表面吸附的空气被分散介质所代替,即润

前言

颜料的润湿性主要取决于颜料的表面化学和物理特性。颜料的分散包括三个过程:颜料粒子表面吸附的空气被分散介质所代替,即润湿过程;颜料聚集体在机械力作用下破碎,形成原生粒子或较小的聚集体,即机械粉碎分散过程;防止分散后的颜料粒子或较小的聚集体再聚集,即稳定过程[1]。想要获得比较稳定的颜料分散体系,必须依靠润湿分散剂的帮助。

润湿分散剂的发展趋势之一是向高相对分子质量发展[2-4]。近年开发的具有颜料亲和基的高分子聚合物分散剂分子量更大,在颜料表面上吸附牢度更强,空间位阻效应更强,使水性色浆的颜料分散技术得以快速发展。这类分散剂是一类新型高效的聚合物型分散助剂,克服了传统分散剂在分子结构上的局限性,在水性体系中具有良好的分散效果[5]。它主要通过锚固基团吸附在颜料颗粒表面,通过亲水性溶剂化链分散在水中,进而能够快速而充分的润湿颗粒,增加其在水中的亲和力;通过空间位阻作用和双电层作用,使分散的颜料颗粒不容易聚沉或絮凝,增加分散体系的稳定性[6]。

颜料的润湿和分散是色浆生产的关键,本文根据科迪公司常用的润湿分散剂,针对不同颜料色粉特性,对润湿分散剂的选定提供一种快捷方法,为以后产品的改进和研发提供一定的依据。

1实验部分

1.1实验试剂及设备

润湿分散剂、颜料等色浆配方组成所需原材料:广州市番禺科迪色彩有限公司提供;色差计:美国DATACOLOR;旋转粘度计:广州市标格达实验用品有限公司;分散机、恒温恒湿干燥箱、涂布器:上海现代环境工程技术有限公司;电子天平、烧杯:市售。

1.2实验采用方法:粘度法

将润湿分散剂和水按照一定比例在高速分散机下(500r/min)均匀混合,然后添加颜料,在1500r/min下,分散15min(文中除特殊说明,所用的分散剂:水:颜料均按照4:1:5的比例),测定其分散液的旋转粘度。然后分析对比,筛选合适的分散剂进行配方验证。

2实验结果与讨论

 

表1 不同润湿分散剂对酞菁绿(P.G.7)的分散粘度

 

表1不同润湿分散剂对酞菁绿(P.G.7)的分散粘度

 

表1 不同润湿分散剂对酞菁绿(P.G.7)的分散粘度

 

表1不同润湿分散剂对酞菁绿(P.G.7)的分散粘度

从表1可以看出,由于酞菁绿本身密度稍大,大多分散体系在静置一段时间后都出现结底的现象,这样可能在同等条件下选择。从表中可知,润湿分散剂B无论是分散状态还是体系的粘度,都能说明对酞菁绿的分散状态比较好,其次分散状态较好的为润湿分散剂D、F、E、C和G。所以考虑以润湿分散剂B为主分散剂,并与其他几种分散剂进行搭配。表3为研磨实验后助剂选择的验证实验结果。

 

表2 不同润湿分散剂对酞菁绿(P.G.7)验证实验

 

表2不同润湿分散剂对酞菁绿(P.G.7)验证实验

色浆研磨后状态:粘度小,流动性良好。

将以上三个配方色浆在涂料中的展色力对比如下(以1#为标准)

 

表2 不同润湿分散剂对酞菁绿(P.G.7)验证实验

 

表2不同润湿分散剂对酞菁绿(P.G.7)验证实验

颜色指标是采用电脑测色仪得出的结果,这里:

△L表示明暗度。如为正值,说明明暗度较亮:负为较暗。

△a表示偏红或偏绿。如为正值,说明偏红:负为偏绿。

△b表示偏黄或偏蓝。如为正值,说明偏黄:负为偏蓝

△E表示总色差。

△str表示着色力差。(下面的相同内容均不再做说明)

以上三种配方分散分散状态良好,从表2可知,配方1#展色力最好,即说明润湿分散剂B和D搭配,色浆的着色力明显提高,这与粘度法对分散剂的选择的结果一致。

 

表3 不同润湿分散剂对萘酚AS(P.R.112)的分散粘度

 

表3不同润湿分散剂对萘酚AS(P.R.112)的分散粘度

 

表3 不同润湿分散剂对萘酚AS(P.R.112)的分散粘度

 

表3不同润湿分散剂对萘酚AS(P.R.112)的分散粘度

从表3从可以看出,对于颜料红(P.R.112)有较好的润湿效果的较好的是润湿分散剂E、B、A,其次为H和G。现将分散剂E作为主润湿分散剂,搭配其他分散剂研磨色浆。配方1#(E&B),配方2#(E&A),配方3#(E&H),配方表在此不一一详述。

色浆研磨后流动性:2#>1#>3#

将以上三个配方在涂料中的展色力对比如下(以1#为标准)

 

 将以上三个配方在涂料中的展色力对比

 

将以上三个配方在涂料中的展色力对比

以上结果表明,配方2#流动性和展色力均最好,即说明润湿分散剂E和A搭配,色浆的着色力明显提高,流动性明显要好,这与粘度法对分散剂的选择的结果一致。

 

将以上三个配方在涂料中的展色力对比

 

将以上三个配方在涂料中的展色力对比

表4可知,对于颜料碳黑(P.BK7)有较好的润湿效果的较好的是润湿分散剂D、M和F,其次为N,所以对润湿分散剂D、M、F和N进行搭配。配方1#(D&M),配方2#(D&F),配方3#(D&N)。

色浆研磨后的流动性比较:1#>3#>2#

将以上三个配方在涂料中的展色力对比如下(以1#为标准)

 

将以上三个配方在涂料中的展色力对比

 

将以上三个配方在涂料中的展色力对比

以上结果表明,润湿分散剂D与M组合,无论是色浆研磨后的流动性还是展色力都要优于其他分散剂。这也验证了粘度法的结果。

 

表5 不同润湿分散剂对颜料黄(P.Y.74)的分散粘度

 

表5不同润湿分散剂对颜料黄(P.Y.74)的分散粘度

 

将以上三个配方在涂料中的展色力对比

 

表5不同润湿分散剂对颜料黄(P.Y.74)的分散粘度

从表5从可以看出,对于颜料黄(P.Y74)有较好的润湿效果的是润湿分散剂B、G、L和A,其中润湿效果最好的是润湿分散剂B,要优于其它试剂。将以上几种润湿分散剂搭配,组合配方1#(B&G),配方2#(B&L),配方3#(B&A)

以上配方研磨色浆后的流动性比较:1#>2#>3#

将以上三个配方在涂料中的展色力对比如下(以1#为标准)

 

以上三个配方在涂料中的展色力对比

 

以上三个配方在涂料中的展色力对比

对以上数据分析可知,通过粘度法筛选出的配方润湿分散剂B与G搭配,研磨的色浆无论是流动性还是展色力都是最好的,这与粘度法测得的结果相同。

 

表6 不同润湿分散剂对铁黄(P.Y.42)色粉的分散粘度

 

表6不同润湿分散剂对铁黄(P.Y.42)色粉的分散粘度

 

表6 不同润湿分散剂对铁黄(P.Y.42)色粉的分散粘度

 

表6不同润湿分散剂对铁黄(P.Y.42)色粉的分散粘度

从表6从可以看出,对于铁黄色粉有较好的润湿效果的较好的是S、V、B、T、U和R,其中润湿效果最好的是S,要优于其它试剂。将S分别与V、B、T组合,配方1#(S&V),配方2#(S&B),配方3#(S&T)。

研磨后状态:分散粘度小,流动性均良好。

将以上配方在涂料中的展色力对比如下(以1#为标准)

 

将以上配方在涂料中的展色力对比

 

将以上配方在涂料中的展色力对比

对以上结果分析可知,通过粘度法筛选出的配方S与V搭配是最好的,从表中可以发现,在分散剂等量时V略优于B、T,但是优势并不明显,因为V、B、T对铁黄(P.Y.42)色粉的分散润湿效果差别不是很大,这与粘度法测得的结果相同,这说明粘度法测得的结果具有一定的参考意义。

3结论

从上述实验结果可知,粘度法对润湿分散剂的快速选择存在一定的指导意义。在实际工作中,我们可以通过此法选择出一种(或几种)分散效果最好的起主要作用的润湿分散剂,然后进行合理搭配。

粘度法在一定程度上减少对助剂选择所需的工作量,但是对于对于配方组成的最终助剂选择还是需要一定的工作验证。因此,对于此法的研究,还需要更多的工作者进行补充说明,能够形成一套更为系统的方法,进而为将来的研究工作更加顺利的进行。

参考文献

[1]周春隆,穆振义有机颜料化学及工艺学北京:中国石化出版社,1997

[2]刘书静,李汉承,降青梅等.超分散剂性质及研究进展.材料科学,2006,(12):39-40

[3]王云普,杨超,高敬民等.水性体系颜料用高分子分散剂的研究.现代涂料与涂装,2006,(12):35-38

[4]JohnD.SchofieldExtendingtheBoundariesofDispersant.TechnologyProgress

inOrganicCoating,2002,45(2):249-257

[5]汪剑炜.王正东等.超分散剂的应用[J].涂料工业1995(l):29-33.

[6]BaezEdwin,QuaziN,eta1.stabilitystudyofnanopig-meritdispersions[J].AdvancedPoader,Technolo,2009,20:267-272.

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关键词: 分散剂
 
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