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颜料表面活性剂对永固红F5RK的分散影响

2017-08-27  来自: 莱州彩之源颜料科技有限公司 浏览次数:278

颜料表面活性剂对永固红F5RK的分散影响

不论颜料粒子的润湿,分散过程中的稳定性,还是在分散介质中保存、使用过程中的稳定性,表面活性剂的添加对永固红F5RK起着不可忽视的作用。表面活性剂分子中具有亲油性基团(疏水基)和亲水性基团,在水溶液中浓度很低时以分子状态分散,而达到一定浓度(即临界浓度CMC)时,数十或数百个分子聚集以胶束形式存在,并在界面上定向整齐的排列,降低了颜料粒子的表面张力,达到临界浓度(通常为10-5-10-2 mol/L),表面张力几乎为一定值。

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表面活性剂对于颜料的分散过程主要作用是有助于颜料粒子的润湿及聚集体的粉碎,使分散体更趋于稳定,保证颜料粒子在分散介质中充分发挥其着色作用。依据表面活性剂在水中离解特性的不同,可分为阴离子、阳离子及非离子表面活性剂;按其分子量大小可分为经典类型表面活性剂与高分子类型表面活性剂。为达到比较理想的效果必须根据颜料、分散介质的性质,表面活性剂的性能,选定添加表面活性剂的类型与用量。以阴离子型分散剂NNO为例,如果按颜料干粉质量的2%的NNP\O加到水性膏状颜料中,已能满足研磨的要求,但分散后为保持分散体具有良好地稳定性,此用量是不足的,仍会出现颜料粒子的沉淀或形成絮凝的胶状物。而当其用量增加到颜料干粉质量的10%时,分散体具有良好的流动性与贮存稳定性。有时为了进一步改进膏状物与使用介质的相容性,可以提高到颜料量的20%-50%或更高(达),但有时会因为在粒子表面上吸附的活性剂达到饱和点后,过量的表面活性剂形成分子链,这些链的相互作用反而会导致颜料粒子重新絮凝。

分散介质可分为水和非水溶剂两大类,对于涂料多为非水溶剂,但由于有机溶剂的挥发、污染环境,近年来以水作为分散介质制成的水性涂料迅速发展。

按照被分散的颜料粒子表面特性不同,又可将颜料分为亲水性和亲油性两类。

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亲水性粉状颜料,如无机颜料TiO2、锌铬黄(ZnCrO4),群情以及偶氮或三芳甲烷色淀类颜料。在水介质中的分散,由于被分散物质本身极性较强,比较容易为极性水介质润湿,有时可以不添加分散剂,但添加某些水溶性阴离子型表面活性剂,如分散剂NNO、奈磺酸衍生物与甲醛缩合物、乙烯与顺丁烯二酸聚合物、木质素磺酸钠、羧甲基纤维素、海藻酸盐等,可以进一步提高分散性。阴离子表面活性剂在水中离解为带负电荷的离子,其亲油部分可吸附在颜料粒子表面上,而水溶性基团,如—COO,—SO3分散在水相中,颜料粒子表面具有一定的负电荷,因此产生了电荷排斥力而使颜料稳定。

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亲油性颜料粉末在水介质中分散时,如CuPc类颜料,稠环 酮系颜料及不溶性偶氮颜料等,本身不易被分散介质润湿,所以必须添加亲油性比较强的表面活性剂或非离子型表面活性剂的存在的影响,常用的烷基酚、脂肪醇与环氧 乙 烷反应制得的C16H33—(OCH2CH2)9OH。聚氧乙烯链的增长可使其水溶性增强,并能在水介质中使分子定向的吸附在亲油性颜料粒子表面上。另一端亲水性的聚氧乙烯链在介质中溶剂化,水化层包围着每个颜料粒子,起缓冲保护作用,由于排斥力而使分散体稳定,如图14-13所示。

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    较常用的非离子表面活性剂有脂肪醇环氧 乙 烷加成产物硫酸酯盐、脂肪胺的环氧 乙 烷加成物以及失水山梨醇酯型非离子表面活性剂,斯盘与环氧 乙 烷加成产物吐温:

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颜料在非水有机溶剂(尤其是低极性芳烃或脂肪烃)中的分散,制备高浓度颜料额分散体,必须考虑到颜料与溶剂的关系。选择适当的分散剂吸附在颜料上,溶剂化的脂肪链无疑可以起到障碍作用而使颜料稳定。比较简单的脂肪连如C16H33—和C18H37—基在烃类溶剂中已有较好的稳定作用额,有时则需要更长的聚合链,而且至少有一个锚式基团有效的吸附在粒子表面上,该基团应对颜料有较高的亲和力,而对介质有较低的亲和力。例如TiO2容易分散在醇酸树脂的石油溶剂中,因为颜料为极性、分散介质为低极性的,添加长碳链表面活性剂,分子中羧基衍生物作为锚式基团,而脂肪链扩展到烃类溶剂中起到立体障碍作用。

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也可以采用脂肪及胺或脂肪醇与异氰酸酯反应生成的双酰胺衍生物。

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如果用多聚胺代替十八胺,可以制得碳链更长的衍生物,该类化合物是用于分散在脂肪烃介质中颜料的有效分散剂,它们在颜料粒子上的吸附模型如图14-14。

图中水平直线代表吸附在颜料表面上的多(聚)脲部分,波浪线代表溶剂化的脂肪链。

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近年来,研究了低聚合度的高分子分散剂(也称为低聚皂)在颜料分散过程中的应用。其特点是地发泡性,对温度的稳定性高,在有机溶剂中有较高的溶解度,可以举出由下式代表的衍生物:

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通常聚合度n=6-12,X=H,R=C10的低聚合物可以定向的吸附在颜料表面上,在粒子表面上形成低聚皂的吸附层,阻止颜料粒子之间的絮凝作用,使颜料粒子具有良好的稳定性。例如采用C2D—Na40(皂化度为40%)

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处理酞菁颜料,测定颜料在水中的分散率,其结果如图14-15所示。

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关键词: 永固红F5RK   颜料   活性剂   分散