晗泰化工又一款高能性的水性颜料分散剂产品推出 2017年10月27日
    水性分散剂A11

    改善颜料在水中的润湿分散,减少研磨过程所需时间并使颜料粒子分散稳定化工水性体系用高分子量润湿分散助剂。

    化学组成:A11为含颜料亲和基团的聚丙烯酸酯溶液。

    典型物化数据

    pH值:6.5-7.5
    含量:40%
    溶剂:二乙二醇丁醚/水=1/2
    外观:浅黄色透明液体

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    推荐用量(%助剂用量)

    用量取决于颜料的粒径、比表面积以及分散后颜料粒径,最佳用量须经实验决定。

    加入方法和加工指导

    用于无树脂颜料浓缩浆时,加入颜料前,将A11与水、其它组份预先混和均匀,调pH值到7.5-8.5。后一边搅拌,一边向其中加入颜料。

    功能

    A11可强烈降低研磨料的粘度,通过静电斥力、空间位阻稳定分散后的颜料粒子。由于其强烈的解絮凝稳定效果,从而可增进颜料的透明度、遮盖力、展色性和漆膜光泽。

    应用领域

    工业涂料、建筑涂料、汽车涂料、木器和家具涂料、防腐涂料、颜料色浆等体系。

    水性分散剂A11在无树脂色浆中的应用

    1简介

    水性涂料是快速发展的环境友好产品,颜料在其中分散稳定与否,直接影响着产品的应用性能。由于小分子表面活性剂中亲油基团对极性较低的颜料颗粒表面结合力不强,容易从颜料粒子表面解吸附,导致颜料粒子重新絮凝;同时亲水基团不能产生足够的稳定效应,因此颜料分散体系不稳定。

    近年来开发了高分子分散剂,水性高分子分散剂的分子链中需含有锚固基团部分和起稳定作用的部分,并且锚固基团部分、起稳定作用的部分需要合理组织起来。和无规共聚物相比,嵌段或接枝结构的聚合物,能最大程度发挥分散剂中锚固基团和稳定基团的作用。

    晗泰化工采用可控/“活性”自由基聚合技术合成了嵌段共聚物A11,用作水性分散剂,在水中分散无机颜填料、有机颜料、碳黑。分散剂中的苯环、烃链、吡啶通过与碳黑、有机颜料间的π-π作用、酸碱作用、范德华力等吸附在低表面能的粒子(碳黑、有机颜料)表面上,羧酸根离子、水溶性聚醚段为被分散的粒子提供静电空间双重稳定。

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     分散剂A11结构示意图
 
    2分析测试

    2.1水性分散剂A11

    测试了对高色素碳黑、中色素碳黑、低色素碳黑、酞菁蓝、酞菁绿的分散效果。

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    3结果与讨论

    (1)色浆粘度

    A11制备的碳黑色浆粘度与竞品分散剂制备的色浆接近,旋转粘度计测得色浆粘度大约75mPa·s。

    A11制备的酞菁蓝色浆、酞菁绿色浆比竞品分散剂制备的色浆稍大,旋转粘度计测得色浆粘度大约330mPa·s,涂4杯测得色浆粘度大约是21秒。

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    (2)色浆中颜料粒子的粒径、储存稳定性

    颜料的遮盖力、着色力、透明度,除了与颜料自身的性质(形貌、粒径大小及分布)有关,还受颜料粒子在漆膜中分布状态的影响,分散在涂料中的颜填料粒子越接近原生粒径越能显示出其特性。在聚合物基体中,颜料粒径小且分布均匀,则遮盖力、着色力、透明度高。颜料粒子在色浆中完全且稳定分散,是色浆良好着色力、优异展色性和存储稳定性的保障,是在聚合物基体中均匀分布的必要条件。色浆、乳液等其它组份配漆、涂刷、干燥后,颜料粒子在聚合物连接料中的粒径一般不会比水中的粒径小。如果在色浆中颜料聚集体没有完全打开,存在粒径大的粒子,不仅不利于完全发挥颜料的性能,而且还影响漆膜光泽。

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图1A11制备的FW200碳黑色浆热存放前后,色浆的粒度
 
    A11制备的FW200碳黑色浆,光散射测得其中碳黑粒径大约98.1纳米;热存放后,色浆中碳黑粒子粒径为108.1纳米,粒径变化小(10纳米),碳黑粒子粒径分布也没有显著变化(相对粒径变化值为0.407),说明用A11制备的碳黑色浆具有优秀的热稳定性。

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图2竞品制备的FW200碳黑色浆热存放前后,色浆的粒度
 
    竞品制备的FW200碳黑色浆,光散射测得其中碳黑粒径大约91纳米;热存放后,色浆中碳黑粒子粒径显著变大,从热存放前的91纳米变为214纳米,并且粒径分布变宽(相对粒径变化值为1.721),说明竞品分散剂对FW200碳黑色浆的热稳定性不理想。

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    A11制备的50L碳黑色浆,光散射测得其中碳黑粒径140.7纳米;热存放后,色浆中碳黑粒子粒径为158.4纳米,粒径变大18纳米。碳黑粒子粒径分布没有显著变化(相对粒径变化值为0),说明用A11制备的50L碳黑色浆具有优秀的热稳定性。

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图4竞品制备的50L碳黑色浆热存放前后,色浆的粒度
 
    竞品制备的50L碳黑色浆,光散射测得其中碳黑粒径大约139.5纳米;热存放后,色浆中碳黑粒子粒径显著变大,变为804.7纳米,并且粒径分布变宽(相对粒径变化值为8.217),说明竞品分散剂对50L碳黑色浆的热稳定性不理想。

    色浆温度高时,发生团聚的原因:(1)颜料粒子温度高、动能大,粒子克服分散剂阻碍碰撞在一起的能力比低温时强。(2)吸附在单位颜料粒子表面积的分散剂数减少,根据吉布斯自由能ΔG=ΔH-TΔS=-RTlnK,分散剂在颜料粒子表面的吸附,通常是放热反应ΔH<0、熵减少ΔS<0,所以温度升高ΔG值变大,平衡常数K变小。(3)温度升高,分散剂中稳定化部分的稳定作用变弱。

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图5A11制备的PB15:3色浆粒度
 
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图6竞品制备的PB15:3色浆粒度
 
    A11制备的酞菁蓝色浆,激光粒度仪测得其中粒子粒径D90是0.42微米;竞品制备的酞菁蓝色浆,光散射测得其中粒子粒径D90是0.49微米。A11制备的酞菁蓝色浆粒径比竞品小0.07微米。

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图7A11制备的PG7色浆粒度

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图8竞品制备的PG7色浆粒度
 
    A11制备的酞菁绿色浆,激光粒度仪测得其中粒子粒径D90是0.38微米;竞品制备的酞菁绿色浆,光散射测得其中粒子粒径D90是1.45微米,A11制备的酞菁绿色浆粒径比竞品小1.07微米。证明A11制备的酞菁绿色浆粒径显著比竞品制备的酞菁绿色浆小。

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    (3)色浆的着色强度

    着色强度是色浆的重要技术指标。测试了A11制备的酞菁蓝、酞菁绿色浆在热塑性丙烯酸乳液、单组份聚氨酯乳液、双组份聚氨酯乳液中的表现。观察漆膜外观,A11和竞品没有明显区别。

    (4)色浆与白色基础漆的相容性

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图9酞菁蓝、酞菁绿色浆与聚氨酯白漆的相容性

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图10碳黑色浆与聚氨酯白漆的相容性
 
    色浆与使用体系的相容性是影响色漆的浮色发花、絮凝,以及漆膜表面缺陷的关键因素。测试了A11制备的酞菁蓝、酞菁绿、碳黑色浆在单组份聚氨酯白面浆中的表现。将A11制备的色浆和白面浆(质量比3:100)混合均匀、涂膜,干燥成膜后漆膜颜色均匀,没有发生浮色发花。证明A11制备的色浆与白色基础漆的相容性好。

    4.结论

    水性分散剂A11制备的酞菁蓝、酞菁绿、碳黑色浆,颜料粒径小、分布窄,储存稳定性好,着色力强,与白色基础漆相容性好。 

关键词: 水性 助剂 高分子
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