分散(分散剂).
图 1 : 空气和水被树脂置换 润湿效率主要依赖于颜料和介质的相对表面张力,也就是混 合物的粘度。吸附机理取决于颜料的化学特性和所用的分散剂类 型。(请浏览分散剂家族)
一、(2)颜料润湿
热力学的考虑: 自发的润湿作用(润湿固体表面)由最小化 的表面自由能引起。强制的润湿作用(非润湿环境中)需要外部作 用,当外部作用消除后则自发的反润湿过程将产生。 润湿的热力学条件是液/固间的粘附力(Wa)尽可能高,对于 无约束的润湿,至少需要高于内聚力(Wk)的一半:Wa> Wk。 液体向粉末的渗透速率可以用Washburn方程式(1921)来 解释:
2.非离子稳定作用,非离子聚合物相(或仅表面)的亲液碎片与非离子 表面活性剂或类似的化学改性剂一起,所拥有的吸附作用,详见空间稳 定性 3.离子与非离子联合的稳定作用,能广泛应用于乳胶、乳液和油漆科 技,并针对不同的非稳定因素,能明显增进高分散体系的稳定性。
一、(3)颜料悬浮液的稳定 (2)胶体的稳定性
因为我们能够计算微粒间力,所以能通过"电势曲线"(图2)描述 其分散稳定性,微粒间吸引和排斥力所具有的势能及综合作用,表 现在对微粒间距离的控制上,仅靠热能是不可能克服微粒间的"势 垒"作用而破坏其距离的平衡,并因此可保持分散系统的稳定。
一、(2)颜料润湿
润湿阶段包括在颜料表面和团聚体内部(水、氧、空气和/或处 理介质)用树脂溶液替代被吸附的物质。 初始尺寸的颜料微粒在完全润湿后,能增强液体涂料的性能, 这些性能强烈依赖于颜料微粒和粘接剂体系间的相互作用。分散 剂吸附于颜料表面,促进液体/固体界面的相互作用,并使空气/固 体界面被液体/固体界面代替。
一、(1)分散手册
3、颜料悬浮液的稳定性:分散剂用于保持颜料分散状态的稳 定,阻止失控的絮凝。并依据颜料表面所吸附的粘接剂种类和分 子结构,促使悬浮液获得稳定状态。更多 在选择更高效的分散剂时,颜料的化学性质和树脂溶液的特 性是其依赖的关键因素(对于油漆制造者,区分有机和无机种类是 本质要求。)。该主题在调配最优的分散剂里有更多的讨论。
切力则絮凝将从头开始。 因而,经过研磨的颜料悬浮液形成后必需立即加入添加剂以维 持稳定,不论是打算添加使用还是做为颜料备用(染料)。
一、(3)颜料悬浮液的稳定
(1)总的看法
图 1 :避免絮凝的分散剂 颜料表面处于稳定状态的分子,其吸附作用增进了体系的稳定,使 得排斥力足够,以阻止微粒通过范德华吸引力接近并引起团聚,欲了解 更多影响稳定性的因素,请浏览胶体的稳定。 在颜料分散作用的稳定方面有两种重要机理: 1. 静电稳定:当颜料表面具有相同电荷的微粒相互接触时会产生静 电稳定作用。具有相同电荷的两微粒有相互排斥效果。带电微粒在库仑 排斥力作用下维持了体系的稳定。更多 2.位阻稳定 当颜料固体微粒表面完全覆盖着聚合物时,一个颜料可 以说具有位阻稳定性质,使微粒间的接触不可能发生。聚合物与溶剂(有 机溶剂和水)之间的强烈作用可以阻止颜料粒子相互过分接近(絮凝作用)。
一、(3)颜料悬浮液的稳定
(1)总的看法
1.总的看法
2. 胶体的稳定 3. 静电稳定性 4. 位阻稳定 总结 稳定作用的目的是在最后一步保持颜料粒子的分离性,并且通过添 加和填充作用、储存及涂膜形成过程控制颜料粒子尺寸程度。 产生絮凝的颜料悬浮液可从粒子无规律的空间排布方面进行识别, 这种现象致使相邻粒子的结合。并使涂料流变性变差(体系粘度,涂料流 动性),储存性能下降(油漆中),光学和颜色性能降低(涂料中)。 众所周知,即使是研磨很好的颜料也不能避免丧失稳定性,当添加 在不合适的油漆基础中时,即使是具有精细微粒尺寸的颜 料悬浮液的稳 定也很容易遭到破坏:当施加剪切作用时絮凝被打破,而一旦卸除剪
分散中心
一、分散手册 二、为何使用分散剂 三、分散家族
一、(1)分散手册
介绍
获得涂膜高亮度和高着色力的关键因素有颜料能否极好的分散、 颜料粒子尺寸是否最优化以及微粒分散后在配方中能否持久稳定 性这几个方面。 在涂料、油漆和油墨形成稳定悬浮液的过程中,颜料的分散可 以分为以下三个步骤:
1、颜料的润湿: 在颜料凝聚和团聚(群聚态)的粒子表面间,空气和 水气被树脂溶液所替换。固/气两相(颜料/空气)被转换成固/液两相 (颜料/树脂溶液)。更多 2、研磨级别:在机械能作用下(冲击和剪切力),颜料的团聚态被打 碎成较小的微粒,成为分散状态(均匀分布)。更多
更多
一、(3)颜料悬浮液的稳定
(2)胶体的稳定性
胶体的稳定性 分散系统的稳定性是微粒热能运动的结果,在相邻的粒子间 持续存在着吸引力和排斥力。 因拥有动能(热能)使得粒子做布朗运动,胶体微粒间不断相 互接近并发生碰撞。若该因素不加限制,微粒间将非常接近,导 致近程范德华力足够强并使微粒不可逆转地粘结,破坏分散体系。 另一方面,微粒间存在着排斥力能阻止微粒接近,分散性将长期 保持稳定,且粒径和性能没有明显地变化。
图 2 :Washburn方程式 h是经过时间t的渗透深度(或高度),- 是润湿液体的表面张 力,-粘度, - 润湿角, r-毛细管半径,C- 结构系数,与多孔 结构参数有关, W-润湿能量(热量)。 使用润湿剂和/或低粘度及表面张力的粘接剂,可加强分散过 程的润湿作用。另一方面,在溶解或研磨前,颜料/粘接剂的预混 将有助于完成润湿作用,并始终促使分散容易进行,加速分散进 程。
图 1 : 两微粒间的吸引/排斥作用 具有胶体尺寸的微粒,相邻间存在的足够排斥力导致了分散 体系的
一、(3)颜料悬浮液的稳定
(2)胶体的稳定性
存在和消亡。当冷冻干燥相邻微粒层时,排斥力会上升并阻碍: 相邻含水层与层外无水区之间持续的分子内水份的交换,类似于 渗透压的变化,产生排斥力(见图 1)。排斥力有不同的来源: 压缩围绕在微粒周围的两带电荷层:详细内容见D.L.V.O.理论, 非离子稳定体系中的渗透压(Derjagin, Fischer), 在聚合物表面活性剂作用下稳定的分散体系,其分子内链段的弹 性,即熵排斥力(Mackor), 在聚合物分散剂下阻碍稳定的形态。 实际上,仅三种稳定的涂料体系能在水介质中应用: 1.使用离子表面活性剂或化学冷冻干燥器,生成羧基、铵离子 等等,详见静电稳定作用