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颜料分散机理的探讨(二)

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颜料分散机理的探讨(二)

发布日期:2018-08-06 作者:ntdkje.cn 点击:

颜料分散机

颜料分散是涂料生产中的重要环节, 是一个复杂且耗费的过程。可重复生产、高色强度、贮存稳定是对颜料分散的基本要求, 同时低能耗、低耗时也是现代工艺设计的重要要求。根据这个思想, 通过对比现阶段大量使用的分散方法和设备, 以及对分散机理的探讨, 并结合相关学科的研究成果,探索了一些新的分散方法。

3 基于吸附竞争理论的分散思路

以上颜料分散机理没有考虑颜料粒子吸附的空气分子、水分子和溶剂分子的影响。实际上团聚状态的颜料粒子表面被空气和水分子包围, 分散以后的颜料粒子被溶剂包围。空气、水和溶剂对分散过程肯定会产生影响。在润湿过程中, 颜料粒子周围吸附的空气分子首先被溶剂分子所替代。然后是分散剂分子中的颜料亲和基团跟颜料粒子结合, 发生锚固作用。但颜料粒子的大部分表面仍然被溶剂分子所吸附。因此, 有理由认为分散剂和溶剂在颜料表面形成吸附竞争。

从热力学的角度分析, 由于分散剂分子经过专门设计, 对颜料表面的吸附力有竞争优势, 因此使得分散体系维持稳定。从动力学的角度分析, 在颜料表面吸附的溶剂分子被分散剂的亲颜料基团取代之前, 颜料粒子表面被溶剂分子包围。分散剂大分子在溶剂中展开以后其分子链周围也被溶剂吸附, 即被溶剂化。因此, 颜料粒子表面的溶剂分子和分散剂分子周围的溶剂分子必须同时被排挤开, 然后分散剂分子和颜料粒子的结合才能完成。

这个过程中, 溶剂分子分别与颜料粒子和分散剂分子之间的范德华力不可以忽略, 且表现为对分散的阻力。于是, 可以设想, 将这个过程中的溶剂去掉, 或者在分散的后期将溶剂抽出, 必然有利于分散。排除溶剂的竞争以后, 由于接触面积增大, 颜料粒子和分散剂分子之间即便不能形成氢键和极化作用, 单纯依靠范德华力, 也可以获得牢固的锚固作用。

思路是在加热的情况下, 使分散剂处于熔融状态,直接参与研磨。这样直接由分散剂分子取代颜料粒子表面吸附的空气分子而结合。这个思路的优点是能耗低、效率高, 缺点是熔融状态的分散剂黏度不能太大, 这就要求分散剂的相对分子质量不能太高。另一个思路是前期有溶剂参与, 因为溶剂能够使得颜料粒子比较容易被润湿, 即先由溶剂分子取代颜料粒子表面的空气分子, 然后加热或者负压或者同时加热加负压, 使得溶剂挥发出来, 促进颜料粒子和分散剂分子的紧密结合。这个思路的优点是适用于大多数分散剂, 缺点是挥发溶剂能耗高。

4 基于纳米技术的分散思路

近年来纳米材料的研究取得长足进展, 纳米材料的分散也是一个重要课题, 并且与颜料的分散有很多相通之处。颜料的加工过程跟纳米材料类似, 并且多数颜料的原始粒子为纳米级, 因此, 需要对颜料的加工工艺加以改进, 把纳米级的颜料粒子分散在漆基树脂或者通用树脂之中, 制成纳米颜料预分散体。其优点是色强度高, 透明度好, 色值和其他各项性能稳定。对涂料、油墨以及喷绘墨水、液晶材料等应用都不会有粒径的限制。

如果纳米级的颜料粒子粒径足够小, 其表面能和吸附能力非常高, 可以使被吸附的官能团丧失化学活性。这个强度已经大于氢键和极化作用。按照这个思路, 就不用专门设计多种多样的适用于不同颜料的分散剂。而是直接用载体树脂或者用通用树脂参与分散, 采用无溶剂分散的办法制成色浆,这个色浆将是非常稳定的。这对目前的分散方法将是一次彻底的革命。

5 结 语

在目前的颜料分散机理基础上, 考虑了颜料粒子所吸附的空气、水和溶剂分子的影响, 提出了无溶剂的分散方法。特别是纳米颜料预分散体的设想一旦实现, 将对现有的分散方法和涂料、油墨的生产起到革命性的作用。


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关键词:山东颜料分散机,烟台颜料分散机,莱州颜料分散机

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