用于分散有机颜料和炭黑的润湿分散剂的选择
引言
用于分散有机颜料和炭黑的润湿分散剂的选择在涂料中使用颜料的历史很悠久,最早使用的颜料多为无机矿物质,属于无机颜料。有机颜料是在有机合成技术发展的基础上而逐渐普及的,因此这类颜料的历史较短,但其种类却随着合成技术的不断发展而比无机颜料更为繁多。不止于此,由于其更为鲜艳的色彩、明亮的色调、较低的毒性等特性,有机颜料也在涂料行业得到了越来越广泛的应用。尤其是高性能有机颜料的出现,使各种高性能涂料成为可能。炭黑具有优秀的耐光、耐化学品、耐高温等性能,因而其应用也非常广泛,涵盖了涂料、油墨、塑料、密封胶等多种行业。尽管炭黑的色相变化不如其他颜料丰富,但在美学应用上却占据着其他颜色不可取代的地位。一般说来,相比于无机颜料,有机颜料具有粒径小、比表面大、极性低的特点;而炭黑尽管从化学的角度来看属于无机物,但从涂料工业的角度出发,它却与有机颜料的使用性能极为相近,因而在选择分散剂时这两类颜料通常可以使用相同的分散助剂。同时,由于这两类颜料的上述特点,它们相比于无机颜料来,难以得到良好的分散。因此,必须在选择润湿分散剂时仔细分析,全面考虑,此外也不可缺少实验室的多方筛选,才能设计出最佳的分散和涂料配方,从而获得涂料最理想的效果。
1. 有机颜料和炭黑颜料的特点
颜料的种类粗略可以分为有机与无机两大类。无机颜料多数为金属氧化物,有机颜料可以分为偶氮与多环两大类。偶氮类包括单偶氮、双偶氮、特殊偶氮和金属络合物等,多环类包括喹吖啶酮、苝系、吡咯并吡咯二酮、咔唑、酞菁、喹酞酮、异吲哚啉酮等种类。由上可见,无机与有机这两类颜料最大的区别在于颜料的表面极性的差异。无机颜料极性较高,而有机颜料的成分中以碳氢元素为主,因而极性较低。此外,很多有机颜料具有比无机颜料小得多的粒径以及相应的大得多的比表面,但也有一些有机颜料具有与无机颜料相似的较大的粒径和较小的比表面。
有些种类的炭黑具有与透明有机颜料相近的粒径(50~100nm),但也有一些炭黑的粒径可以低至十几纳米,远小于很多有机颜料。不同粒径大小的炭黑颗粒具有不同大小的比表面,形成了高色素、中色素、普通色素,直至低色素的一系列产品。这一系列不同粒径大小的炭黑,不但所需的分散剂的用量随比表面的不同而不同,而且还可能需要使用不同的分散剂品种才能达到理想的分散状态。炭黑的另一个特点是,许多品种具有相当低的pH值(2.5~4.5),它对分散剂的选择也有着很大的影响。另外,由于多数水性树脂体系都适合于偏碱性的工作环境,因此在水性体系中必须留意炭黑色浆的pH值,通常在将它们添加到树脂体系中之前,需要先将它们的pH值调节到与配漆树脂体系相近的范围。
2. 使用高分子量润湿分散剂分散有机颜料与炭黑
按照分散剂的分子量高低来分类,分散剂可以分为高分子量和低分子量两大类。回顾分散剂的发展历史,最初出现的分散剂....
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