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分散剂技术原理及作用影响的产业规划

来源: 更新日期:2019-03-15 15:01:05

报告内容

第一节  分散剂的简介

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,有机颜料的固体及液体颗粒,同时也能防止颗粒的沉降和凝聚,形成安定悬浮液所需的两亲性试剂。(产业规划

第二节 分散剂的技术原理

1.吸附于固体颗粒的表面,降低液-液或固-液之间的界面张力。使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。

2.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。

3.使固体粒子表面形成双分子层结构,外层分散剂极性端与水有较强亲合力,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。

4.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。

以上所述,使用分散剂能安定地分散液体中的固体颗粒。

第三节 分散剂的作用影响

光泽

这是衡量涂膜特性的一个指标,光泽越高,反射越强。

对优质涂料的光泽来说,颗粒不能大于5微米的,最大3微米。油墨不能超过1微米。涂料中的大颗粒,要么没法有效分散,要么絮凝,或者在配制过程中发生刺激起晶。 聚合物分散剂也可减少由于絮凝而形成的大颗粒,改善光泽。

透明

这是涂膜的一个特性,透明性越高,越容易看到底层。遮盖力越高,对底层遮盖力越强。

光在表面反射和通过的数量决定涂料的遮盖力或透明性。颜料种类及分散程度对此有影响。由于折射率和粒子大小影响,遮盖性颜料对反射光有更大影响。

聚合物分散剂通过影响颜料粒径分布(更均匀更窄)来提高透明度。对钛白粉,高折射率和大颗粒可以有效地反射和折射各种波长的光。聚合物分散剂的添加可以提高表面积(减少团聚体,降低粒径),可以进一步提高遮盖力。对于透明颜料,聚合物分散剂改善粒径分布让更多光透过(增加透明性)。

相容

相容性之所以重要,是因为良好的相容性可以使涂料制造商生产用于多种不同类别树脂产品的分散体系。

聚合物分散剂可以提高颜料浓度,不仅增加产量,而且减少从研磨色浆直到最终产品中潜在的介质不相容性问题。所以特别是使用高相容性树脂的条件下,聚合物分散剂扩大了基础涂料的使用范围。这对混合着色涂料生产非常重要。

流动/流平

流平性是涂料在特定表面扩散的能力。涂料表面缺陷通常由表面张力造成,而且发生相对较快。装饰涂料的刷痕通常也是由流平性不足造成的。

理想的流平行为可以用牛顿力学来解释。但是颜料引入体系后,就会发生变化。这是因为颗粒受化学键和物理相互作用影响,非常容易产生触变性和假塑性。

由于颜料颗粒在聚合物分散剂作用下更加稳定,流平性增加,所以可以提高牛顿流体特性。对流平性有好处。

产量

产量指一个工序生产的涂料和油墨数量。分散剂使颜料浓度增加,可以提高涂料产量。适当添加聚合物分散剂,可以降低粘度,增加研磨色浆的颜料含量,从而产量提高。

在固定时间内,由于可以分散更多的颜料,这样用相同重量的研磨色浆就可以生产更多产品。明显加快分散速度也可以提高产量。产量提高则机器磨损减少,能耗降低,尤其是降低每公斤最终产品的劳动力成本和固定成本。

着色强度

涂料着色强度表示色彩色相在应用表面的强烈程度。提高着色强度涂料就会看起来更加明亮,对顾客更有吸引力。

通过平衡相互对立的各种因素,可以创造最优研磨条件。降低颜料的平均粒径可以提高着色强度。提高研磨色浆中颜料含量会增加粒子的相互碰撞,提高颜料的破碎率,但是也增加了粘度,降低了研磨的动能,使磨料小球或珠子对颜料的破碎能力下降。

使用聚合物分散剂可以改变这种变化。使用分散剂可以研磨更高颜料浓度,使粒子破碎更加迅速,同时防止研磨过程中的粘度升高。最终,分散剂使更细小的粒子碰撞稳定性增加,不絮凝,从而充分发挥其内在的着色强度。

第四节 分散剂的类别

脂肪酸类、脂肪族酰胺类和酯类

硬脂酰胺与高级醇并用,可改善润滑性和热稳定性,用量(质量分数,下同)0.3%-0.8%,还可作聚烯烃的滑爽剂;乙烯基双硬脂酰胺,也称乙撑基双硬脂酰胺(EBS),是一种高熔点润滑剂,用量为0.5%~2%;硬脂酸单甘油酯(GMS),三硬脂酸甘油酯(HTG);油酸酰用量 0.2%~0.5%;烃类石蜡固体,熔点为 57~70 ℃,不溶于水,溶于有机溶剂,树脂中的分散性、相容性、热稳定性均差,用量一般在 0.5%以下。

石蜡类

尽管石蜡属于外润滑剂,但为非极性直链烃,不能润湿金属表面,也就是说不能阻止聚氯乙烯等树脂粘连金属壁,只有和硬脂酸、硬脂酸钙等并用时,才能发挥协同效应。

液体石蜡:凝固点(-15℃)~(-35℃),在挤出和注射成型加工时,与树脂的相容性较差,添加量一般为0.3%-0.5%,过多时,反而使加工性能变坏。

微晶石蜡:由石油炼制过程中得到,其相对分子质量较大,且有许多异构体,熔点65~90℃,润滑性和热稳定性好,但分散性较差,用量一般为 0.1%~0.2%,最好与硬脂酸丁酯、高级脂肪酸并用。

金属皂类

高级脂肪酸的金属盐类,称为金属皂,如硬脂酸钡(BaSt)适用于多种塑料,用量为 0.5%左右;硬脂酸锌(ZnSt)适于聚烯烃、ABS 等,用量为0.3%;硬脂酸钙(CaSt)适于通用塑料,外润滑用,用量 0.2%~1.5%;其他硬脂酸皂如硬脂酸镉(CdSt)、硬脂酸镁(MgSt)、硬脂酸铜(CuSt)。

低分子蜡类

低分子蜡是以各种聚乙烯(均聚物或共聚物)、聚丙烯、聚苯乙烯或其他高分子改性物为原料,经裂解,氧化而成的一系列性能各异的低聚物。其主要产品有: 均聚物、氧化均聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、低分子离聚物等五大类。其中以聚乙烯蜡最为常见。 [4-5] 

常用的聚乙烯蜡平均相对分子质量为1500~4000,其软化点为102℃; 其他规格的聚乙烯蜡平均相对分子质量为10000~20000, 其软化点为106℃;氧化聚乙烯蜡的长链分子上带有一定量的酯基或皂基,因而对 PVC、PE 、PP、ABS 的内外润滑作用比较平衡, 效果较好, 其透明性也好。由于分散剂的种类和实际应用的环境很多,所以选择合适的分散剂很重要。

聚乙二醇200或400(分子量约190-420)是水溶性分散体系的良好分散剂/增溶剂/润湿剂/溶剂。聚乙二醇200或400是亲油的,可以很好的跟有较低亲水亲油平衡值(HLB value)的分散物形成稳定的分散体系。

 

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