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水性色漿中潤濕分散劑的快捷選擇方法——粘度法

放大字體  縮小字體 發布日期:2015-02-04  來源:廣州番禺科迪色彩有限公司  瀏覽次數:2262
核心提示:前言顏料的潤濕性主要取決于顏料的表面化學和物理特性。顏料的分散包括三個過程:顏料粒子表面吸附的空氣被分散介質所代替,即潤

前言

顏料的潤濕性主要取決于顏料的表面化學和物理特性。顏料的分散包括三個過程:顏料粒子表面吸附的空氣被分散介質所代替,即潤濕過程;顏料聚集體在機械力作用下破碎,形成原生粒子或較小的聚集體,即機械粉碎分散過程;防止分散后的顏料粒子或較小的聚集體再聚集,即穩定過程[1]。想要獲得比較穩定的顏料分散體系,必須依靠潤濕分散劑的幫助。

潤濕分散劑的發展趨勢之一是向高相對分子質量發展[2-4]。近年開發的具有顏料親和基的高分子聚合物分散劑分子量更大,在顏料表面上吸附牢度更強,空間位阻效應更強,使水性色漿的顏料分散技術得以快速發展。這類分散劑是一類新型高效的聚合物型分散助劑,克服了傳統分散劑在分子結構上的局限性,在水性體系中具有良好的分散效果[5]。它主要通過錨固基團吸附在顏料顆粒表面,通過親水性溶劑化鏈分散在水中,進而能夠快速而充分的潤濕顆粒,增加其在水中的親和力;通過空間位阻作用和雙電層作用,使分散的顏料顆粒不容易聚沉或絮凝,增加分散體系的穩定性[6]。

顏料的潤濕和分散是色漿生產的關鍵,本文根據科迪公司常用的潤濕分散劑,針對不同顏料色粉特性,對潤濕分散劑的選定提供一種快捷方法,為以后產品的改進和研發提供一定的依據。

1實驗部分

1.1實驗試劑及設備

潤濕分散劑、顏料等色漿配方組成所需原材料:廣州市番禺科迪色彩有限公司提供;色差計:美國DATACOLOR;旋轉粘度計:廣州市標格達實驗用品有限公司;分散機、恒溫恒濕干燥箱、涂布器:上海現代環境工程技術有限公司;電子天平、燒杯:市售。

1.2實驗采用方法:粘度法

將潤濕分散劑和水按照一定比例在高速分散機下(500r/min)均勻混合,然后添加顏料,在1500r/min下,分散15min(文中除特殊說明,所用的分散劑:水:顏料均按照4:1:5的比例),測定其分散液的旋轉粘度。然后分析對比,篩選合適的分散劑進行配方驗證。

2實驗結果與討論

 

表1 不同潤濕分散劑對酞菁綠(P.G.7)的分散粘度

 

表1不同潤濕分散劑對酞菁綠(P.G.7)的分散粘度

 

表1 不同潤濕分散劑對酞菁綠(P.G.7)的分散粘度

 

表1不同潤濕分散劑對酞菁綠(P.G.7)的分散粘度

從表1可以看出,由于酞菁綠本身密度稍大,大多分散體系在靜置一段時間后都出現結底的現象,這樣可能在同等條件下選擇。從表中可知,潤濕分散劑B無論是分散狀態還是體系的粘度,都能說明對酞菁綠的分散狀態比較好,其次分散狀態較好的為潤濕分散劑D、F、E、C和G。所以考慮以潤濕分散劑B為主分散劑,并與其他幾種分散劑進行搭配。表3為研磨實驗后助劑選擇的驗證實驗結果。

 

表2 不同潤濕分散劑對酞菁綠(P.G.7)驗證實驗

 

表2不同潤濕分散劑對酞菁綠(P.G.7)驗證實驗

色漿研磨后狀態:粘度小,流動性良好。

將以上三個配方色漿在涂料中的展色力對比如下(以1#為標準)

 

表2 不同潤濕分散劑對酞菁綠(P.G.7)驗證實驗

 

表2不同潤濕分散劑對酞菁綠(P.G.7)驗證實驗

顏色指標是采用電腦測色儀得出的結果,這里:

△L表示明暗度。如為正值,說明明暗度較亮:負為較暗。

△a表示偏紅或偏綠。如為正值,說明偏紅:負為偏綠。

△b表示偏黃或偏藍。如為正值,說明偏黃:負為偏藍

△E表示總色差。

△str表示著色力差。(下面的相同內容均不再做說明)

以上三種配方分散分散狀態良好,從表2可知,配方1#展色力最好,即說明潤濕分散劑B和D搭配,色漿的著色力明顯提高,這與粘度法對分散劑的選擇的結果一致。

 

表3 不同潤濕分散劑對萘酚AS(P.R.112)的分散粘度

 

表3不同潤濕分散劑對萘酚AS(P.R.112)的分散粘度

 

表3 不同潤濕分散劑對萘酚AS(P.R.112)的分散粘度

 

表3不同潤濕分散劑對萘酚AS(P.R.112)的分散粘度

從表3從可以看出,對于顏料紅(P.R.112)有較好的潤濕效果的較好的是潤濕分散劑E、B、A,其次為H和G。現將分散劑E作為主潤濕分散劑,搭配其他分散劑研磨色漿。配方1#(E&B),配方2#(E&A),配方3#(E&H),配方表在此不一一詳述。

色漿研磨后流動性:2#>1#>3#

將以上三個配方在涂料中的展色力對比如下(以1#為標準)

 

 將以上三個配方在涂料中的展色力對比

 

將以上三個配方在涂料中的展色力對比

以上結果表明,配方2#流動性和展色力均最好,即說明潤濕分散劑E和A搭配,色漿的著色力明顯提高,流動性明顯要好,這與粘度法對分散劑的選擇的結果一致。

 

將以上三個配方在涂料中的展色力對比

 

將以上三個配方在涂料中的展色力對比

表4可知,對于顏料碳黑(P.BK7)有較好的潤濕效果的較好的是潤濕分散劑D、M和F,其次為N,所以對潤濕分散劑D、M、F和N進行搭配。配方1#(D&M),配方2#(D&F),配方3#(D&N)。

色漿研磨后的流動性比較:1#>3#>2#

將以上三個配方在涂料中的展色力對比如下(以1#為標準)

 

將以上三個配方在涂料中的展色力對比

 

將以上三個配方在涂料中的展色力對比

以上結果表明,潤濕分散劑D與M組合,無論是色漿研磨后的流動性還是展色力都要優于其他分散劑。這也驗證了粘度法的結果。

 

表5 不同潤濕分散劑對顏料黃(P.Y.74)的分散粘度

 

表5不同潤濕分散劑對顏料黃(P.Y.74)的分散粘度

 

將以上三個配方在涂料中的展色力對比

 

表5不同潤濕分散劑對顏料黃(P.Y.74)的分散粘度

從表5從可以看出,對于顏料黃(P.Y74)有較好的潤濕效果的是潤濕分散劑B、G、L和A,其中潤濕效果最好的是潤濕分散劑B,要優于其它試劑。將以上幾種潤濕分散劑搭配,組合配方1#(B&G),配方2#(B&L),配方3#(B&A)

以上配方研磨色漿后的流動性比較:1#>2#>3#

將以上三個配方在涂料中的展色力對比如下(以1#為標準)

 

以上三個配方在涂料中的展色力對比

 

以上三個配方在涂料中的展色力對比

對以上數據分析可知,通過粘度法篩選出的配方潤濕分散劑B與G搭配,研磨的色漿無論是流動性還是展色力都是最好的,這與粘度法測得的結果相同。

 

表6 不同潤濕分散劑對鐵黃(P.Y.42)色粉的分散粘度

 

表6不同潤濕分散劑對鐵黃(P.Y.42)色粉的分散粘度

 

表6 不同潤濕分散劑對鐵黃(P.Y.42)色粉的分散粘度

 

表6不同潤濕分散劑對鐵黃(P.Y.42)色粉的分散粘度

從表6從可以看出,對于鐵黃色粉有較好的潤濕效果的較好的是S、V、B、T、U和R,其中潤濕效果最好的是S,要優于其它試劑。將S分別與V、B、T組合,配方1#(S&V),配方2#(S&B),配方3#(S&T)。

研磨后狀態:分散粘度小,流動性均良好。

將以上配方在涂料中的展色力對比如下(以1#為標準)

 

將以上配方在涂料中的展色力對比

 

將以上配方在涂料中的展色力對比

對以上結果分析可知,通過粘度法篩選出的配方S與V搭配是最好的,從表中可以發現,在分散劑等量時V略優于B、T,但是優勢并不明顯,因為V、B、T對鐵黃(P.Y.42)色粉的分散潤濕效果差別不是很大,這與粘度法測得的結果相同,這說明粘度法測得的結果具有一定的參考意義。

3結論

從上述實驗結果可知,粘度法對潤濕分散劑的快速選擇存在一定的指導意義。在實際工作中,我們可以通過此法選擇出一種(或幾種)分散效果最好的起主要作用的潤濕分散劑,然后進行合理搭配。

粘度法在一定程度上減少對助劑選擇所需的工作量,但是對于對于配方組成的最終助劑選擇還是需要一定的工作驗證。因此,對于此法的研究,還需要更多的工作者進行補充說明,能夠形成一套更為系統的方法,進而為將來的研究工作更加順利的進行。

參考文獻

[1]周春隆,穆振義有機顏料化學及工藝學北京:中國石化出版社,1997

[2]劉書靜,李漢承,降青梅等.超分散劑性質及研究進展.材料科學,2006,(12):39-40

[3]王云普,楊超,高敬民等.水性體系顏料用高分子分散劑的研究.現代涂料與涂裝,2006,(12):35-38

[4]JohnD.SchofieldExtendingtheBoundariesofDispersant.TechnologyProgress

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

[5]汪劍煒.王正東等.超分散劑的應用[J].涂料工業1995(l):29-33.

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

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關鍵詞: 分散劑
 
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