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第七章 涂料的生产过程;§ 7.1 颜料的分散过程及分散体的稳定;§ 7.1 颜料的分散过程及分散体的稳定;4;一个稳定颜料分散体,存放时应该不致发生下列三种现象。
(1)颜料发生沉降;
(2)颜料发生过分的絮凝,以致损害流变性和漆膜的表观;
(3)颜料与介质间的物理或化学作用导致体系粘度增加。
1、颜料的沉降;
(1)当颜料吸附有低分子量聚合物或表面活性剂时,
粒子直径会↑ ,沉降 ↑ 。
但同时粒子密度↓,沉降↓ ,后一种明显。
高分子量聚合物时,粒子吸附层更厚,可使沉降速度加???,但因为厚的吸附层密度低且具有很好的空间保护效应,
防止了絮凝,因此可防止沉降,即使有沉降,沉降层很疏松,不致有严重絮凝聚集,经搅拌易于恢复分散状态。
防止比重大的颜料沉降的一个方法,便是用表面活性剂
处理,如第八章中介绍的硬脂酸处理的碳酸钙。
(2)防止沉降的另一个方法是增加介质粘度,
利用涂料“触变性”取得,即当涂料放置时,粘度很高,可成冻胶状。为了使涂料有触变性可在涂料中加入触变剂或增稠剂,在溶剂型涂料中主要有氧化蓖麻油,有机膨润土(蒙脱土)和醇铝等。;2、颜料的絮凝 ;(2) 颜料粒子相互接近时通常有三个主要作用力:
色散力、静电力和空间阻力。
(a) 色散力是吸引力;
(b) 静电力可以是吸引力也可以是排斥力,
在涂料分散体中主要是排斥力;
(c) 空间阻力总是排斥力。
这些力的总效应决定吸引或排斥谁占优势,也即决定分散体系是否稳定。分为两种情况:
①在水分散体系中通常可以加入表面活性剂或电解质
(如多聚 磷酸钠或聚丙烯酸铵)使粒子表面形成厚的
双电层,这样可使粒子间发生较大的排斥力,防止絮凝。
②在有机介质中不易形成双电层。粒子表面吸附的长链聚合物或表面活性剂主要起空间阻碍作用,它们防止粒子接近到范德华引力起作用的范围。 ;9; (3) 空间阻碍防止絮凝的效应
和所用的聚合物或表面活性剂及溶剂等有关,
吸附层愈厚,分散体系愈稳定。
有关聚合物结构影响介绍如下
(1)分子量:愈大,吸附层愈厚。
(2)聚合物中的极性基团:要连续排列,而要有一定间隔,
这样才能形成稳定的厚的保护层。
例如高水解度的聚乙烯醇,它的羟基连续分布,因此分子
是平伏在颜料上的,吸附层很薄。
如聚合物分子中只含部分羟基则不同,它在颜料表面
形成线团状分布,其空间为溶剂所充满,平均
吸附层可很厚。;一般生产中用来做悬浮剂的聚乙烯醇的规格为:
平均聚合度为:1700~2000;平均醇解度为75%~89%。;(3)溶剂:
良溶剂中粒子吸附的聚合物量小,密度低,而不良溶剂中粒子上吸附的聚合物密度高,吸附量大。其原因是良溶剂中溶剂分子和吸附的聚合物相容性好,聚合物脱附容易,而且由于分子舒展,占有的吸附面积也大。
因此在不良溶剂中颜料分散体比较稳定。如果在分散颜料时使用良溶剂,在调稀时用不良溶剂可导致絮凝,但相反则可防絮凝。;3、贮存时粘度上升
主要原因:发生了物理和化学变化,特别是颜料间的絮凝。
(1)粒子的聚合物吸附层中,低分子量的聚合物所占比例↑,
如醇酸树脂涂料,低分子量醇酸树脂具有相对多极性基团,
如羰基、羟基等,因此特别容易被吸附。
低分子聚合物通常看作是增塑剂或溶剂。
内相中低分子量部分↑,外相中高分子量部分↑,导致粘度↑
(2)酸性介质和碱性颜料(如ZnO)间化学反应,
粘度可逐渐增至凝胶。
(3)金属颜料(如铝粉)与酸性介质间反应,导致凝胶。
(4)多聚磷酸盐M2n+2PnO3n+1(M为一价金属离子,n3)
不但作为水性涂料分散剂,也作为多价金属(如Ca等)螯合剂,
但它易水解为正磷酸盐,失去螫合作用而变成絮凝剂。; 表面活性剂在颜料分散中的主要用途有如下三方面;
(1)润湿作用:
可以降低介质的表面张力和介质与颜料间的界面张力。
(2)稳定作用:增加乳胶粒子和颜料在涂料中的分散稳定性。;(3)挤水颜料:
一般颜料都由水---颜料体系经过干燥粉碎后得到的。在转变为粉末过程中,粒子会严重的聚集。
在溶剂型涂料制备中,固体颜料要在油中再次研磨分散。
为了免除干燥和粉碎,可直接将水一颜料体系中的颜料转移到油中,这不仅可节约能量,而且由于水一颜
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