水性涂料增稠剂和润湿分散剂的作用机理
水性涂料增稠剂和润湿分散剂的作用机理
纤维素类增稠剂纤维素类增稠剂的增稠机理是疏水主链与周围水分子经过氢键缔合，进步了聚合物自身的流体体积，减少了颗粒自在活动的空间，然后进步了系统黏度。也能够经过分子链的环绕完成黏度的进步，表现为在静态和低剪切有高黏度，在高剪切下为低黏度。这是因为静态或低剪切速度时，纤维素分子链处于无序状况而使系统呈现高粘性；而在高剪切速度时，分子平行于活动方向作有序摆放，易于彼此滑动，所以系统黏度下降。聚丙烯酸类增稠剂其增稠机理是增稠剂溶于水中， 经过羧酸根离子的同性静电斥力，分子链由螺旋状扩展为棒状，然后进步了水相的黏度。别的它还经过在乳胶粒与颜料之间架桥构成网状布局，增加了系统的黏度。缔合型聚氨酯类增稠剂的分子布局中引进了亲水基团和疏水基团，使其呈现出必定的外表活性剂的性质。当它的水溶液浓度超越某一特定浓度时，构成胶束，胶束和聚合物粒子缔合构成网状布局，使系统黏度增加。另一方面一个分子带几个胶束， 下降了水分子的迁移性，使水相黏度也提高。这类增稠剂不只对涂料的流变性发生影响， 而且与相邻的乳胶粒子间存在彼此效果，若是这个效果太强会导致乳胶分层。无机增稠剂膨润土是一种层状硅酸盐， 吸水后胀大构成絮状物质，具有杰出的悬浮性和分散性，与恰当的水联系成胶状体，在水中能释放出带电微粒，增加系统黏度。
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润湿实际上是一个表面置换过程，润湿剂分子将颜填料表面的空气置换移去,从而降低液/固之间的界面张力, 增强颜填料亲液性达到提高分散效率和分散稳定性目的。实际上颜填料的润湿分散和稳定是三个不可分离的过程; 润湿主要目的是降低物质的界面张力, 很多的粉体颜填料如果不经润湿降低其表面张力会导致它们的分散时间长甚至分散不佳; 分散是粉体颜填料多聚体在外力作用下分离的过程; 而稳定是粉体颜填料经分散后不再发生絮凝的过程。颜填料团块的机械分散可通过高速分散机、砂磨机及三辊研磨机来实现; 紧密粘连的粒子将被压碎从而得到一定细度的颜填料, 其中决定性的一步是通过加入分散剂将分散开的粒子稳定下来。为了使颜填料在涂料体系中充分分散并形成稳定的体系,需满足以下基本条件：
一是先颜填料能被介质很好地润湿；
二是由于初级颜填料粒子粘连而产生的多聚体须被分散开；
三是得到的良好分散体系须是稳定的,即二次结块须被压制,要使颜填料分散体达到稳定状态的前提条件是润湿分散剂须牢牢吸附在颜填料颗粒表面上构成电荷作用或空间位阻效应,使分散体处于稳定状态。
表面活性剂都由亲水基及亲油基组成, 当与固体表面接触时,亲油基附着于固体表面,亲水基向外伸向液体中,使液体在固体表面形成连续相,这就是润湿作用的基本原理。润湿剂是结构中带有亲水基、亲油基两个基团的表面活性剂, 它可降低液体和固体表面之间的界面张力, 使固体表面易于为液体所湿润,使胶乳与颜料表面得以充分接触。分散剂是实现被润湿的颜料粒子的充分、稳定的分散,提高固体粒子在液体中的悬浮性能。常用的分散剂分为无机分散剂和有机分散剂两大类。无机分散剂包括磷酸盐、硅酸盐等,使用多的是六偏磷酸钠;有机分散剂包括聚丙烯酸盐类、聚异丁烯顺丁烯二酸盐类等。通常有机、无机两类分散剂复合的效果较佳。分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散那些难于溶解于液体的无机、有机颜料的固体颗粒,同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚,形成安定悬浮液所需的药剂。分散剂作用机理：吸附于固体颗粒的表面,使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。高分子型的分散剂,在固体颗粒的表面形成吸附层,使固体颗粒表面的电荷增加，提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力。使固体粒子表面形成双分子层结构, 外层分散剂水有较强亲合力,增加了固体粒子被水润湿的程度，固体颗粒之间因静电斥力而远离；使体系均匀，悬浮性能增加，不沉淀，使整个体系物化性质一样,使用分散剂能安定地分散液体中的固体颗粒。水性涂料使用的分散剂须水溶， 它们被选择地吸附到粉体与水的界面上。目前常用的是阴离子型，它们在水中电离形成阴离子，并具有一定的表面活性，被粉体表面吸附。粉状粒子表面吸附分散剂后形成双电层,阴离子被粒子表面紧密吸附，被称为表面离子。在介质中带相反电荷的离子称为反离子。它们被表面离子通过静电吸附， 反离子中的一部分与粒子及表面离子结合的比较紧密，它们称束缚反离子。它们在介质成为运动整体，带有负电荷，另一部分反离子则包围在周围，它们称为自由反离子,形成扩散层。这样在表面离子和反离子之间就形成双电层。微粒所带负电与扩散层所带正电形成双电层，称动电电位。所有阴离子与阳离子之间形成的双电层，相应的电位。
起分散作用的是动电电位而不是热力电位，动电电位电荷不均衡,有电荷排斥现象,而热力电位属于电荷平衡现象。如果介质中反离子的浓度，而扩散层中的自由反离子会由于静电斥力被迫进入束缚反离子层，这样双电层被压缩，动电电位下降，当全部自由反离子变为束缚反离子后，动电电位为零，称之为等电点。一个稳定分散体系的形成，除了利用静电排斥，即吸附于粒子表面的负电荷互相排斥，以阻止粒子与粒子之间的吸附/聚集而形成大颗粒而分层/沉降之外， 还要利用空间位阻效应的理论，即在已吸附负电荷的粒子互相接近时，使它们互相滑动错开， 这类起空间位阻作用的表面活性剂一般是非离子表面活性剂。灵活运用静电排斥配合空间位阻的理论， 既可以构成一个高度稳定的分散体系。高分子吸附层有一定的厚度,可以有效地阻挡粒子的相互吸附,主要是依靠高分子的溶剂化层，当粉体表面吸附层达8～9nm时，它们之间的排斥力可以保护粒子不致絮凝。所以高分子分散剂比普通表面活性剂好。
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