润湿分散剂让分散过程效率更高

文章出处：原创网责任编辑：小莉作者：小莉人气：-发表时间：2016-07-14 16:39:00

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分散过程中需要研磨颜料附聚体，从而最大地展现出颜料（往往很昂贵）的颜色性能，满足光学方面的要求，例如色点、色强度、色度和透明度。润湿分散剂润湿颜料表面，避免分散后的颜料颗粒再次附聚。

高品质水性涂料里，聚合物型润湿分散剂可通过官能团的吸引作用而锚定于颜料表面。由于它们的大分子结构和静电排斥作用，这种分散剂可保证涂料内部获得足够的稳定性。和低分子量产品相比，含聚合物型润湿分散剂的漆膜通常有更高的耐机械性能和耐化学性能。尽管如此，但聚合物型助剂对水性涂料的耐水性和防腐性仍然有着负面的影响。这种影响产生的原因可以通过锚定基团的高极性来解释，特别在涂料基体内部的部分聚合物并未固定于颜料表面时，这种现象则更加明显。

聚合物型分散剂的效率与分子量、单体选择以及单体单元在聚合物上的排布关系密切。当锚定基团之间的距离很近时，分散剂与颜料表面的固定效果更好。图1显示的是组成相同，但结构不同的聚合物：纯统计学分布即单体在聚合物中呈随机分布的聚合物（a）；单体积聚于聚合物一端的嵌段共聚物（b）。嵌段共聚物由锚定和稳定单体组成，因此组成了高效的润湿分散剂。

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图1：相同组成但结构不同的聚合物：a)统计分布的共聚物b)AB嵌段共聚物

接枝共聚物是一种特殊的类型，锚定基团既可位于梳状聚合物的侧链上，也可位于聚合物主链上（图2）。

自然这些结构能够与颜料表面接触特别多，因此被视为高效的润湿分散剂。图3可以看到，和纯AB嵌段共聚物相比，每单位体积里接枝聚合物的锚定基团和稳定链段的数量要多得多。

能够生产指定结构聚合物的现有方法有很多，包括加成聚合，离子聚合和自由基聚合等等。

关于自由基聚合工艺，大分子单体的自由基聚合(FRP)就可用于制备接枝共聚物，而这就是灵活的受控自由基聚合(CRP)，即像所有灵活的聚合方法一样，合成嵌段共聚物时可以灵活调整嵌段数量、嵌段长度以及嵌段长度的分布。

每种方法从技术角度或者商业角度都有利有弊。例如，灵活的受控自由基聚合(CRP)可创造出各种聚合物结构，但生产这些聚合物往往耗时很长。另一种工艺缺点则是铜催化剂或烷基卤化物的分离问题，因为它们会引起变色，影响漆膜的防腐性能。

比较而言，采用自由基共聚（FRP）的（甲基）丙烯酸酯类常常会导致统计学分布，附着时的选择性依赖于各自单体对彼此的共聚常数。这种方法的优点是对起始原料的纯度要求最低，技术角度上来看容易处理。

本文研究了采用各种生产工艺制得的润湿分散剂，并将它们应用于水性涂料进行了广泛的评估。

本文比较了采用自由基聚合制备的梳状接枝共聚物和CRP工艺得到的聚合物。还比较了传统的共聚物型分散剂，选择的是一只用于水性工业涂料的标准产品。

本研究目的在于通过比较颜色性能和防腐性能，提供一只效率尽可能高的润湿分散剂产品。

研究比较了的共聚物分散剂有：
MS–市场标准：通过自由基聚合得到的传统共聚物型分散剂（共聚单体呈统计学分布）
CRP–通过受控自由基聚合得到的接枝共聚型分散剂（与FRP1 组成相同）（精确的交互结构）
FRP1–通过自由基共聚得到的接枝共聚型分散剂（共聚单体呈统计学分布）
FRP2–通过自由基聚合得到的接枝共聚物型分散剂（优化的组成）

颜料浓缩浆的生产
评估的颜料有：PR101，氧化铁红；PB15:4，酞菁蓝；颜料浓缩浆的配方列于表1。研磨设备为Skandex震荡机，研磨介质为200 g玻璃珠（ø2.5-2.8mm），分散时间为1小时（PR101）或2小时（PB15:4）。