颜填料分散技术.docVIP

颜料润湿 润湿阶段包括在颜料表面和团聚体内部(水、氧、空气和/或处理介质)用树脂溶液替代被吸附的物质。初始尺寸的颜料微粒在完全润湿后，能增强液体涂料的性能，这些性能强烈依赖于颜料微粒和粘接剂体系间的相互作用。分散剂吸附于颜料表面，促进液体/固体界面的相互作用，并使空气/固体界面被液体/固体界面代替。 图 1 : 空气和水被树脂置换 润湿效率主要依赖于颜料和介质的相对表面张力，也就是混合物的粘度。吸附机理取决于颜料的化学特性和所用的分散剂类型。( 请浏览分散剂家族) 热力学的考虑：自发的润湿作用(润湿固体表面)由最小化的表面自由能引起。强制的润湿作用(非润湿环境中)需要外部作用，当外部作用消除后则自发的反润湿过程将产生。?润湿的热力学条件是液/固间的粘附力(Wa)尽可能高，对于无约束的润湿，至少需要高于内聚力(Wk)的一半：Wa Wk。液体向粉末的渗透速率可以用Washburn方程式(1921)来解释： 图 2 :Washburn方程式 h是经过时间t的渗透深度(或高度)，- 是润湿液体的表面张力，-粘度， - 润湿角， r-毛细管半径，C- 结构系数，与多孔结构参数有关， W-润湿能量(热量)。 使用润湿剂和/或低粘度及表面张力的粘接剂，可加强分散过程的润湿作用。另一方面，在溶解或研磨前，颜料/粘接剂的预混将有助于完成润湿作用，并始终促使分散容易进行，加速分散进程。 颜料悬浮液的稳定 1. 总的看法2. 胶体的稳定3. 静电稳定性4. 位阻稳定 总结 稳定作用的目的是在最后一步保持颜料粒子的分离性，并且通过添加和填充作用、储存及涂膜形成过程控制颜料粒子尺寸程度。产生絮凝的颜料悬浮液可从粒子无规律的空间排布方面进行识别，这种现象致使相邻粒子的结合。并使涂料流变性变差(体系粘度，涂料流动性)，储存性能下降(油漆中)，光学和颜色性能降低(涂料中)。 众所周知，即使是研磨很好的颜料也不能避免丧失稳定性，当添加在不合适的油漆基础中时，即使是具有精细微粒尺寸的颜料悬浮液的稳定也很容易遭到破坏：当施加剪切作用时絮凝被打破，而一旦卸除剪切力则絮凝将从头开始。 因而，经过研磨的颜料悬浮液形成后必需立即加入添加剂以维持稳定，不论是打算添加使用还是做为颜料备用(染料)。 图 1 :避免絮凝的分散剂 颜料表面处于稳定状态的分子，其吸附作用增进了体系的稳定，使得排斥力足够，以阻止微粒通过范德华吸引力接近并引起团聚，欲了解更多影响稳定性的因素，请浏览 胶体的稳定。在颜料分散作用的稳定方面有两种重要机理： 静电稳定：当颜料表面具有相同电荷的微粒相互接触时会产生静电稳定作用。具有相同电荷的两微粒有相互排斥效果。带电微粒在库仑排斥力作用下维持了体系的稳定。 更多 位阻稳定 当颜料固体微粒表面完全覆盖着聚合物时，一个颜料可以说具有位阻稳定性质，使微粒间的接触不可能发生。聚合物与溶剂(有机溶剂和水)之间的强烈作用可以阻止颜料粒子相互过分接近(絮凝作用)。 更多 胶体的稳定性 分散系统的稳定性是微粒热能运动的结果，在相邻的粒子间持续存在着吸引力和排斥力。 因拥有动能(热能)使得粒子做布朗运动，胶体微粒间不断相互接近并发生碰撞。若该因素不加限制，微粒间将非常接近，导致近程范德华力足够强并使微粒不可逆转地粘结，破坏分散体系。另一方面，微粒间存在着排斥力能阻止微粒接近，分散性将长期保持稳定，且粒径和性能没有明显地变化。 图 1 : 两微粒间的吸引/排斥作用 具有胶体尺寸的微粒，相邻间存在的足够排斥力导致了分散体系的存在和消亡。当冷冻干燥相邻微粒层时，排斥力会上升并阻碍：相邻含水层与层外无水区之间持续的分子内水份的交换，类似于渗透压的变化，产生排斥力(见图 1)。排斥力有不同的来源： 压缩围绕在微粒周围的两带电荷层： 详细内容见D.L.V.O.理论， 非离子稳定体系中的渗透压(Derjagin, Fischer)， 在聚合物表面活性剂作用下稳定的分散体系，其分子内链段的弹性，即熵排斥力(Mackor)， 在聚合物分散剂下阻碍稳定的形态。 实际上，仅三种稳定的涂料体系能在水介质中应用： 使用离子表面活性剂或化学冷冻干燥器，生成羧基、铵离子等等， 详见静电稳定作用 非离子稳定作用，非离子聚合物相(或仅表面)的亲液碎片与非离子表面活性剂或类似的化学改性剂一起，所拥有的吸附作用， 详见空间稳定性 离子与非离子联合的稳定作用，能广泛应用于乳胶、乳液和油漆科技，并针对不同的非稳定因素，能明显增进高分散体系的稳定性。 因为我们能够计算微粒间力，所以能通过电势曲线(图2)描述其分散稳定性，微粒间吸引和排斥力所具有的势能及综合作用，表现在对微粒间距离的控制上，仅靠热能是不可能克服