润湿分散剂在涂料生产中的作用和重要性
润湿分散剂在涂料生产中的重要性
在涂料油漆的生产中,颜料的均匀分布至关重要。使用润湿分散剂能够有效改善颜料的分散过程,从而提高涂料的整体性能。本文将探讨润湿分散剂的重要性、颜料的分散过程以及如何优化这一过程。
1. 为什么要使用润湿分散剂?
在涂料生产中,固体颜料在液相基料中的均匀分布是关键步骤。如果颜料研磨过程未得到优化,可能会导致以下缺陷:
- 絮凝:颜料颗粒聚集,形成较大颗粒,影响涂料的均匀性。
- 光泽降低:涂料表面光泽度下降。
- 颜色偏移:颜色不均匀或偏差。
- 贝纳德漩涡:液体流动不均匀,导致表面缺陷。
- 沉降:颜料沉淀在底部,无法均匀分布。
此外,涂料体系的流动特性也会受到负面影响,如流挂和流平能力下降。
2. 颜料的分散
颜料通常以干粉形式存在,其实是由多个颜料颗粒组成的附聚体。附聚体内部存在空气和潮气,颗粒之间的相互作用力较小,易于被常规分散设备克服。在分散过程中,附聚体会在机械力作用下破裂,理想情况下形成原始颗粒。在这一过程中,能量被输入涂料体系,从而形成了较小的颗粒,它们与树脂溶液则有了较大的界面。然而,颜料会尝试恢复到低能量状态,聚集形成较大的结构,即絮凝,导致颜色强度降低和流变性质变化。
3. 分散过程
颜料分散可分为三个主要步骤:
-
润湿:基料溶液取代附聚体中的空气和潮气,基料溶液润湿颜料颗粒,从而令固/气界面(颜料/空气)转变为固/液界面(颜料/基料溶液)。要达成这一状态,基料溶液就必须渗透到附聚体中的空间间隙中去。然而,这一过程的效率受到多个因素的影响,如液相的表面张力和接触角。
-
分散:通过机械能(撞击力和剪切力),颜料附聚体被破坏,颜料的粒径随之减小。这一步是真正的颜料附聚体的分散过程中,重要的是机械力必须足够大才能打开附聚体,同时,作用于附聚体的机械力还必须持续足够长时间。(其实在这里分散剂并不起作用,尽管其名称叫作“分散”助剂。)
-
稳定:在这一步,如果附聚体被最大程度地打开,分散体必须保持稳定,以防止不受控制的絮凝。润湿分散剂可以帮助单个颜料颗粒保持距离,并稳定这个状态,避免聚集,从而有效地抑制絮凝。
4. 润湿助剂
润湿助剂能够加速基料对颜料附聚体的润湿,其特性包括极性和非极性结构的结合,能够在界面上发挥作用。润湿助剂的选择可以显著影响颜料的润湿效率,从而提升涂料的质量。
润湿助剂可定义为用来降低颜料与基料溶液之间的接触角,从而加快液体进入附聚体结构中的渗透速度的物质。这类物质的特点是它们的表面活性剂结构:极性、亲水结构部分和非极性、疏水结构部分结合在同一分子内。由于这样的结构,这类化合物是具有界面活性的,就是说,润湿助剂会迁移到颜料/基料溶液的界面上。从化学结构看,润湿助剂可分为离子型和非离子型—根据其中的极性部分如何结合在分子中。非极性的部分以碳氢链为典型的结构。
5. 分散助剂
研磨后的颜料需要分散助剂来稳定分散状态,防止絮凝。絮凝是由于颗粒之间的吸引力引起的,为了保持系统稳定,必须在颗粒之间产生排斥力。分散剂能够在颜料表面吸附,形成相当大的排斥力,这使颗粒之间保持距离,降低不受控制的絮凝的倾向,进而提高涂料的光泽、颜色强度和透明度。
结论
润湿分散剂在涂料生产中扮演着不可或缺的角色。通过优化颜料的润湿、分散和稳定过程,可以显著提升涂料的性能,防止絮凝现象。为实现高品质涂料的生产,确保所有颜料处于良好的解絮凝状态是至关重要的。
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