水性色浆中润湿分散剂的快捷选择方法——粘度法
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415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
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DFEC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
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)
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
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EBA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
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
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DM和F其次为N所以对润湿分散剂DMF和N进行搭配配方1#(D&M),配方2#(D&F),配方3#(D&N)
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
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BGL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)
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
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SVBTU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VBT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
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BT但是优势并不明显因为VBT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
华樾精细化工(昆山)有限公司30
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