樹(shù)脂,尤其是研磨用樹(shù)脂,在制備色漿時(shí)起著關(guān)鍵的作用。

1)參加對(duì)顏料的分散和錨定

2)參加保持已經(jīng)分散隔離的顏料粒子的穩(wěn)定

樹(shù)脂的上述作用,大家都可以通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)看到,例如長(zhǎng)油醇酸樹(shù)脂、聚酰胺樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、醛酮樹(shù)脂、低相對(duì)分子質(zhì)量羥基丙烯酸樹(shù)脂、都表現(xiàn)出對(duì)顏料很好的潤(rùn)濕能力，而低羥值丙烯酸樹(shù)脂、熱塑性丙烯酸樹(shù)脂、高相對(duì)分子質(zhì)量聚酯樹(shù)脂，高相對(duì)分子質(zhì)量飽和聚酯樹(shù)脂，乙烯基共聚樹(shù)脂、聚烯烴樹(shù)脂等對(duì)顏料均表現(xiàn)出較差的潤(rùn)濕性。同樣的顏料，在不同的樹(shù)脂體系得到的色相也不同。幾乎所有的炭黑和有機(jī)顏料及透明氧化鐵都隨著不同樹(shù)脂體系改變著自身色相，尤其是散射色相。因此，選擇合適的分散劑，不僅用來(lái)分散和穩(wěn)定顏料，而且用來(lái)調(diào)整顏料最終達(dá)成我們需要的正確顏色，例如黑度、透明度、45°下的色光等。因此，分散劑與樹(shù)脂的配合,包括:

－相容性(取樣檢測(cè),去除溶劑后檢查相容性)

－分散劑在該樹(shù)脂體系對(duì)確定顏料的降黏行為(旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)檢測(cè))

－分散劑在該樹(shù)脂體系對(duì)確定顏料的展色行為(刮涂比色)

－貯存穩(wěn)定性(流板法)

當(dāng)樹(shù)脂體系發(fā)生變動(dòng)時(shí)，分散劑的上述性能表現(xiàn)都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變動(dòng)。這種變動(dòng)就需要應(yīng)用測(cè)試來(lái)確定。

一般地，不容易總結(jié)一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用原則。對(duì)于樹(shù)脂體系加上顏料因素，分散劑的選擇就變得參數(shù)太多。因此必須同時(shí)考慮顏填料的性質(zhì)。

 

 

2 針對(duì)顏料填料的選擇

● 炭黑和有機(jī)顏料

如前文所述,工業(yè)用顏料門(mén)類(lèi)和品種繁多。顏料行業(yè)把它們分為有機(jī)顏料和無(wú)機(jī)顏料。而涂料行業(yè)常把透明氧化鐵和炭黑當(dāng)作難分散顏料與有機(jī)顏料一同考慮。

根據(jù)筆者研究的結(jié)果, 我們把難分散顏料進(jìn)行了進(jìn)一步的區(qū)分。

區(qū)分原則是看其氫鍵的強(qiáng)度。

在實(shí)驗(yàn)中，我們明確地看見(jiàn)這樣的分散結(jié)果:

在固定的樹(shù)脂體系中，如果一個(gè)分散劑能對(duì)炭黑有很好的表現(xiàn)，那么它常常同時(shí)能穩(wěn)定酞菁系顏料，而且，必然表現(xiàn)出對(duì)DPP紅等其他有機(jī)顏料表現(xiàn)出弱的分散性能。

反過(guò)來(lái),如果一個(gè)分散劑能很好地分散穩(wěn)定DPP紅、有機(jī)紫等顏料,通常用它來(lái)分散炭黑得到不喜歡的棕紅色相，對(duì)酞菁系顏料的降黏能力也不足。

此類(lèi)現(xiàn)象幾乎在所有分散樹(shù)脂中，對(duì)所有分散劑適用。極少有分散劑能同時(shí)對(duì)上述兩大類(lèi)難分散顏料都表現(xiàn)出極其好的性能。總是這這一類(lèi)很好,而另一類(lèi)略差。

我認(rèn)為這來(lái)源于顏料自身的氫鍵結(jié)構(gòu)的多少及強(qiáng)弱。

炭黑、酞菁藍(lán)等顏料，其最主要的顏料之間的相互作用力并非氫鍵占主導(dǎo)，而是其它作用力，例如炭黑層狀分子之間的偶合作用，酞菁結(jié)構(gòu)的偶合作用，鹵素的作用。而它們的表面處理中帶有的極性基團(tuán)相對(duì)于顏料自身的結(jié)構(gòu)有獨(dú)立性。

以DPP為代表的有機(jī)紅、永固紫類(lèi)顏料，其顏料自身設(shè)計(jì)中帶有很強(qiáng)的氫鍵,這個(gè)氫鍵作用提高了顏料的性能, 也直接影響了分散劑對(duì)顏料的作用。其界面的極性基團(tuán)參與了顏料自身的氫鍵作用。這一點(diǎn)經(jīng)過(guò)顏料化后期處理之后確鑿無(wú)疑。

據(jù)此,可以解釋單用一個(gè)結(jié)構(gòu)的分散劑不容易同時(shí)在兩大類(lèi)不同內(nèi)在作用的顏料中同時(shí)拿到最佳效果。根據(jù)這個(gè)理論,我們也能夠通過(guò)顏料結(jié)構(gòu)判斷它應(yīng)該隸屬于哪一邊。例如異吲哚啉酮類(lèi)顏料應(yīng)該屬于炭黑-酞菁系類(lèi)別。而甲苯胺紅應(yīng)該傾向于后者。

在實(shí)際的分散劑選擇中，對(duì)于第一類(lèi)難以分散的顏料，在容易相容的樹(shù)脂體系中有最好的結(jié)果。然而如果樹(shù)脂相容性不好,例如熱塑性丙烯酸，則需要改用新型的聚丙烯酸酯型分散劑。對(duì)于第二類(lèi)強(qiáng)氫鍵的顏料類(lèi)別、高極性的PU，聚酯，聚丙烯酸酯，都能有很好的效果。只是在相容性不好的體系，高極性的PU和聚酯就受到限制。這時(shí)要改用改性的聚丙烯酸酯分散劑。
 

● 炭黑的黑度

炭黑的黑度是研討分散劑時(shí)一個(gè)極其重要的課題，也是最經(jīng)常被討論的。

至今的實(shí)踐表明，儀器的檢測(cè)不及目測(cè)準(zhǔn)確；不同的光線下，黑度有變化；不同的角度下，黑度也有變化；不同的分散劑會(huì)選擇不同的炭黑給出不一樣的黑度；黑度高的炭黑色母不一定著色力也提高。

這一切都是容易解釋的。因?yàn)樘亢诘耐该髌瑺罱Y(jié)構(gòu)+炭黑的吸收光的能力。其透明片狀結(jié)構(gòu)在＜1μm的粒徑下的片徑，以及排布取向，必然會(huì)導(dǎo)致光線的透射，反射，折射，散射。而這些衍生的色光會(huì)被碳黑有條件地吸收一部分，另一部分會(huì)繼續(xù)它的行程。這是個(gè)復(fù)雜而充滿變數(shù)的疊加效應(yīng)。所以，百分之百的黑是沒(méi)有的，就是沒(méi)有最黑，只有相比對(duì)后的更黑。

雖然能夠理解，但是控制卻是極其困難的。助劑公司從來(lái)沒(méi)有停止過(guò)針對(duì)某個(gè)炭黑在某個(gè)體系中的黑度提高的課題。任何新的分散劑上市之前，首先要檢測(cè)的，就是在目標(biāo)體系里分散碳黑的表現(xiàn)。到目前為止，對(duì)炭黑的黑度與分散劑選擇之間的關(guān)系，我們并無(wú)確切的理論可詢(xún)。只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)與參考樣比對(duì)，再修正或更換結(jié)構(gòu)，繼續(xù)實(shí)測(cè)比對(duì)。
 

● 鈦白

起初,所有人都認(rèn)為鈦白非常容易分散,以至于用不用分散劑都可以。

然而在與其他難分散顏料復(fù)配時(shí),鈦白會(huì)參與浮色;

在制備高級(jí)別純白時(shí),鈦白會(huì)出現(xiàn)霧影;

在特殊要求的制品上,鈦白需要極好的遮蓋和白度,而且不允許在高溫下泛黃; 很多普通工業(yè)場(chǎng)合不愿意采用昂貴的高級(jí)別鈦白, 甚至采用鈦白代用顏料; 上述問(wèn)題引起了助劑行業(yè)對(duì)鈦白分散的重視。

根據(jù)其表面結(jié)構(gòu)和處理,已經(jīng)實(shí)驗(yàn),分散鈦白可以采用：

－傳統(tǒng)的潤(rùn)濕分散劑，包括帶有酸值A(chǔ)V，氨值A(chǔ)MV，的有機(jī)羧酸，磷酸的胺鹽以及控制絮凝型的潤(rùn)濕分散劑用于抑制其浮色

－有機(jī)磷酸酯

－專(zhuān)用的PU高分子分散劑

－專(zhuān)用的乙烯基聚合物型鈦白分散劑

－在水性中廣泛有效的聚合物表面活性劑(Polymeric Surfactant, 例如A6226型)

以上產(chǎn)品各專(zhuān)業(yè)助劑公司都有開(kāi)發(fā)和推薦。

其中，潤(rùn)濕分散劑是通用的選擇。對(duì)系統(tǒng)有著廣泛的適應(yīng)性，但是不能適應(yīng)特殊要求。

有機(jī)磷酸酯常被推薦制備高級(jí)別的純白以去除霧影，而高相對(duì)分子質(zhì)量分散劑則考慮了控制浮色，以及控制其白度的能力。在水性系統(tǒng)中的分散劑新技術(shù)幫助工廠自制的基準(zhǔn)白能夠接納市售的色母。因此，分散劑用于鈦白現(xiàn)在已經(jīng)是常識(shí)。
 

● 透明氧化鐵

透明氧化鐵的粒徑在納米水平，它的表面具有兩性，它在低顏料濃度時(shí)，似乎很容易分散，色漿黏度很低，但是透明度確不容易拿到最好；而一旦略為超過(guò)臨界的顏料濃度，色漿立即變稠至無(wú)法攪動(dòng)，導(dǎo)致砂磨機(jī)喪失效率。

氧化鐵的透明度，有些像炭黑的黑度，似乎總是可以繼續(xù)提高其透明度。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一個(gè)我們已經(jīng)認(rèn)為透明度不錯(cuò)的樣片，在45°觀察，可能仍然有較重的霧影；

那么，究竟用什么最好？這個(gè)問(wèn)題又是一個(gè)捉摸不定的疑惑。

各助劑公司同樣在給出自己的方案。這一點(diǎn)從公開(kāi)的推薦資料中就可以看見(jiàn)。

加上樹(shù)脂系統(tǒng)的不同導(dǎo)致的選擇性，推薦的方案就不止一種了。

例如有采用磷酸酯的方法；有采用高分子分散劑配合酸性端基潤(rùn)濕劑的方法，有單獨(dú)設(shè)計(jì)的高分子分散劑等。它們?cè)诓煌�的系統(tǒng)對(duì)同一個(gè)透明氧化鐵顏料顯示出適應(yīng)性。
 

● 消光粉

消光粉其實(shí)本身不難分散。它是在生產(chǎn)的時(shí)候就預(yù)先微粉化了的。有的有表面的蠟處理，有的沒(méi)有，帶有極性的羥基。然而，消光粉的分散問(wèn)題來(lái)源于應(yīng)用要求。

有的要求亞光的涂料能用一個(gè)配方適應(yīng)多種施工方法，例如噴刷要光澤一致；

有的要求在高溫高濕的環(huán)境下，消光均勻性不受影響；

有的要求低黏度條件下，消光粉有最小的沉降；

有的要求有最高的透明度；

有的要求有極好的耐摩擦性質(zhì)，而引入硬質(zhì)石英粉，因此需要一同作分散處理等等。

這導(dǎo)致了分散劑的隨之變化。從傳統(tǒng)潤(rùn)濕分散劑，到專(zhuān)用的高分子PU分散劑，到磷酸酯，到磷酸酯的胺鹽，到其它特殊聚合物，都有被用來(lái)分散消光粉的。那么究竟哪個(gè)最好？如前所述，那要看你怎么要求了。不能指望一個(gè)分散劑同時(shí)解決上面全部的要求。

原理上，潤(rùn)濕劑能提高最終體系的流動(dòng)能力；高相對(duì)分子質(zhì)量分散劑則能防止沉降并控制消光粉在濕膜的運(yùn)動(dòng)而更容易定向，得到均勻的消光。
 

● 鋁粉和珠光粉等金屬閃光顏料

常用的解決方案是潤(rùn)濕劑。

也可以用與樹(shù)脂相容的高分子分散劑來(lái)分散它們。同時(shí)控制它們的運(yùn)

動(dòng)。這些都有成功配方的實(shí)例。
 

● 納米級(jí)二氧化鈦和其他納米分散體

在這個(gè)場(chǎng)合，高分子PU若能相容，能得到最好的穩(wěn)定效果。

 

否則就要求采用丙烯酸系的分散劑了。
 

● 確定一個(gè)主分散劑

一般地在一個(gè)確定的樹(shù)脂和溶劑系統(tǒng)，AFCONA推薦采用這樣的方法篩選一個(gè)合適的主分散劑：

首先，分散高色素炭黑，鈦白，DPP紅，普通氧化鐵紅四種顏料。

評(píng)估該分散劑對(duì)這四種常規(guī)色母的制備有無(wú)困難，例如降黏行為是否足夠。

評(píng)估展色強(qiáng)度

評(píng)估貯存穩(wěn)定性(流板及熱儲(chǔ)存)。

若一個(gè)分散劑能在這個(gè)特定系統(tǒng)里，對(duì)上述四種顏料表現(xiàn)出好的分散

能力，那么它基本能勝任各種其它顏料的要求。即可被選擇作為這個(gè)系統(tǒng)的主分散劑。當(dāng)然，特殊的顏料如透鐵，仍然可能例外。

這個(gè)方法也可以用來(lái)評(píng)估兩個(gè)不同的分散劑的綜合表現(xiàn)，找到適合它來(lái)處理的顏料類(lèi)型。