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潤濕分散劑讓分散過程效率更高

文章出處：原創(chuàng)網(wǎng)責(zé)任編輯：小莉作者：小莉人氣：-發(fā)表時(shí)間：2016-07-14 16:39:00

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分散過程中需要研磨顏料附聚體，從而最大地展現(xiàn)出顏料（往往很昂貴）的顏色性能，滿足光學(xué)方面的要求，例如色點(diǎn)、色強(qiáng)度、色度和透明度。潤濕分散劑潤濕顏料表面，避免分散后的顏料顆粒再次附聚。

高品質(zhì)水性涂料里，聚合物型潤濕分散劑可通過官能團(tuán)的吸引作用而錨定于顏料表面。由于它們的大分子結(jié)構(gòu)和靜電排斥作用，這種分散劑可保證涂料內(nèi)部獲得足夠的穩(wěn)定性。和低分子量產(chǎn)品相比，含聚合物型潤濕分散劑的漆膜通常有更高的耐機(jī)械性能和耐化學(xué)性能。盡管如此，但聚合物型助劑對水性涂料的耐水性和防腐性仍然有著負(fù)面的影響。這種影響產(chǎn)生的原因可以通過錨定基團(tuán)的高極性來解釋，特別在涂料基體內(nèi)部的部分聚合物并未固定于顏料表面時(shí)，這種現(xiàn)象則更加明顯。

聚合物型分散劑的效率與分子量、單體選擇以及單體單元在聚合物上的排布關(guān)系密切。當(dāng)錨定基團(tuán)之間的距離很近時(shí)，分散劑與顏料表面的固定效果更好。圖1顯示的是組成相同，但結(jié)構(gòu)不同的聚合物：純統(tǒng)計(jì)學(xué)分布即單體在聚合物中呈隨機(jī)分布的聚合物（a）；單體積聚于聚合物一端的嵌段共聚物（b）。嵌段共聚物由錨定和穩(wěn)定單體組成，因此組成了高效的潤濕分散劑。

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圖1：相同組成但結(jié)構(gòu)不同的聚合物：a)統(tǒng)計(jì)分布的共聚物b)AB嵌段共聚物

接枝共聚物是一種特殊的類型，錨定基團(tuán)既可位于梳狀聚合物的側(cè)鏈上，也可位于聚合物主鏈上（圖2）。

自然這些結(jié)構(gòu)能夠與顏料表面接觸特別多，因此被視為高效的潤濕分散劑。圖3可以看到，和純AB嵌段共聚物相比，每單位體積里接枝聚合物的錨定基團(tuán)和穩(wěn)定鏈段的數(shù)量要多得多。

能夠生產(chǎn)指定結(jié)構(gòu)聚合物的現(xiàn)有方法有很多，包括加成聚合，離子聚合和自由基聚合等等。

關(guān)于自由基聚合工藝，大分子單體的自由基聚合(FRP)就可用于制備接枝共聚物，而這就是靈活的受控自由基聚合(CRP)，即像所有靈活的聚合方法一樣，合成嵌段共聚物時(shí)可以靈活調(diào)整嵌段數(shù)量、嵌段長度以及嵌段長度的分布。

每種方法從技術(shù)角度或者商業(yè)角度都有利有弊。例如，靈活的受控自由基聚合(CRP)可創(chuàng)造出各種聚合物結(jié)構(gòu)，但生產(chǎn)這些聚合物往往耗時(shí)很長。另一種工藝缺點(diǎn)則是銅催化劑或烷基鹵化物的分離問題，因?yàn)樗鼈儠鹱兩绊懫崮さ姆栏阅堋?/span>

比較而言，采用自由基共聚（FRP）的（甲基）丙烯酸酯類常常會導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)學(xué)分布，附著時(shí)的選擇性依賴于各自單體對彼此的共聚常數(shù)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是對起始原料的純度要求最低，技術(shù)角度上來看容易處理。

本文研究了采用各種生產(chǎn)工藝制得的潤濕分散劑，并將它們應(yīng)用于水性涂料進(jìn)行了廣泛的評估。

本文比較了采用自由基聚合制備的梳狀接枝共聚物和CRP工藝得到的聚合物。還比較了傳統(tǒng)的共聚物型分散劑，選擇的是一只用于水性工業(yè)涂料的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。

本研究目的在于通過比較顏色性能和防腐性能，提供一只效率盡可能高的潤濕分散劑產(chǎn)品。

研究比較了的共聚物分散劑有：
MS–市場標(biāo)準(zhǔn)：通過自由基聚合得到的傳統(tǒng)共聚物型分散劑（共聚單體呈統(tǒng)計(jì)學(xué)分布）
CRP–通過受控自由基聚合得到的接枝共聚型分散劑（與FRP1 組成相同）（精確的交互結(jié)構(gòu)）
FRP1–通過自由基共聚得到的接枝共聚型分散劑（共聚單體呈統(tǒng)計(jì)學(xué)分布）
FRP2–通過自由基聚合得到的接枝共聚物型分散劑（優(yōu)化的組成）

顏料濃縮漿的生產(chǎn)
評估的顏料有：PR101，氧化鐵紅；PB15:4，酞菁藍(lán)；顏料濃縮漿的配方列于表1。研磨設(shè)備為Skandex震蕩機(jī)，研磨介質(zhì)為200 g玻璃珠（ø2.5-2.8mm），分散時(shí)間為1小時(shí)（PR101）或2小時(shí)（PB15:4）。

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