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顔料分散機理的探讨(二)

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顔料分散機理的探讨(二)

發布日期:2018-08-06 作者:www.forsny.com 點擊:

顔料分散機

顔料分散是塗料生産中的重要環節, 是一個複雜且耗費的過程。可重複生産、高色強度、貯存穩定是對顔料分散的基本要求, 同時低能耗、低耗時也是現代工藝設計的重要要求。根據這個思想, 通過對比現階段大量使用的分散方法和設備, 以及對分散機理的探讨, 并結合相關學科的研究成果,探索了一些新的分散方法。

3 基于吸附競争理論的分散思路

以上顔料分散機理沒有考慮顔料粒子吸附的空氣分子、水分子和溶劑分子的影響。實際上團聚狀态的顔料粒子表面被空氣和水分子包圍, 分散以後的顔料粒子被溶劑包圍。空氣、水和溶劑對分散過程肯定會産生影響。在潤濕過程中, 顔料粒子周圍吸附的空氣分子首先被溶劑分子所替代。然後是分散劑分子中的顔料親和基團跟顔料粒子結合, 發生錨固作用。但顔料粒子的大部分表面仍然被溶劑分子所吸附。因此, 有理由認為分散劑和溶劑在顔料表面形成吸附競争。

從熱力學的角度分析, 由于分散劑分子經過專門設計, 對顔料表面的吸附力有競争優勢, 因此使得分散體系維持穩定。從動力學的角度分析, 在顔料表面吸附的溶劑分子被分散劑的親顔料基團取代之前, 顔料粒子表面被溶劑分子包圍。分散劑大分子在溶劑中展開以後其分子鍊周圍也被溶劑吸附, 即被溶劑化。因此, 顔料粒子表面的溶劑分子和分散劑分子周圍的溶劑分子必須同時被排擠開, 然後分散劑分子和顔料粒子的結合才能完成。

這個過程中, 溶劑分子分别與顔料粒子和分散劑分子之間的範德華力不可以忽略, 且表現為對分散的阻力。于是, 可以設想, 将這個過程中的溶劑去掉, 或者在分散的後期将溶劑抽出, 必然有利于分散。排除溶劑的競争以後, 由于接觸面積增大, 顔料粒子和分散劑分子之間即便不能形成氫鍵和極化作用, 單純依靠範德華力, 也可以獲得牢固的錨固作用。

第一個思路是在加熱的情況下, 使分散劑處于熔融狀态,直接參與研磨。這樣直接由分散劑分子取代顔料粒子表面吸附的空氣分子而結合。這個思路的優點是能耗低、效率高, 缺點是熔融狀态的分散劑黏度不能太大, 這就要求分散劑的相對分子質量不能太高。另一個思路是前期有溶劑參與, 因為溶劑能夠使得顔料粒子比較容易被潤濕, 即先由溶劑分子取代顔料粒子表面的空氣分子, 然後加熱或者負壓或者同時加熱加負壓, 使得溶劑揮發出來, 促進顔料粒子和分散劑分子的緊密結合。這個思路的優點是适用于大多數分散劑, 缺點是揮發溶劑能耗高。

4 基于納米技術的分散思路

近年來納米材料的研究取得長足進展, 納米材料的分散也是一個重要課題, 并且與顔料的分散有很多相通之處。顔料的加工過程跟納米材料類似, 并且多數顔料的原始粒子為納米級, 因此, 需要對顔料的加工工藝加以改進, 把納米級的顔料粒子分散在漆基樹脂或者通用樹脂之中, 制成納米顔料預分散體。其優點是色強度高, 透明度好, 色值和其他各項性能穩定。對塗料、油墨以及噴繪墨水、液晶材料等應用都不會有粒徑的限制。

如果納米級的顔料粒子粒徑足夠小, 其表面能和吸附能力非常高, 可以使被吸附的官能團喪失化學活性。這個強度已經大于氫鍵和極化作用。按照這個思路, 就不用專門設計多種多樣的适用于不同顔料的分散劑。而是直接用載體樹脂或者用通用樹脂參與分散, 采用無溶劑分散的辦法制成色漿,這個色漿将是非常穩定的。這對目前的分散方法将是一次徹底的革命。

5 結 語

在目前的顔料分散機理基礎上, 考慮了顔料粒子所吸附的空氣、水和溶劑分子的影響, 提出了無溶劑的分散方法。特别是納米顔料預分散體的設想一旦實現, 将對現有的分散方法和塗料、油墨的生産起到革命性的作用。


本文網址:http://www.forsny.com/news/377.html

關鍵詞:山東顔料分散機,煙台顔料分散機,萊州顔料分散機

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