水性顏料色漿的分散過程與機(jī)理
有色顏料可以直接分散到涂料中,也可以先制成色漿儲(chǔ)存以后再用于涂料調(diào)色。本文重點(diǎn)在于有色顏料分散制備色漿。顏料分散是這樣一個(gè)過程,把顏料聚集體(由顏料微粒吸附而成)打散成單獨(dú)的顏料微粒,潤濕顏料的所有表面,并使顏料微粒之間維持分離狀態(tài)。分散顏料聚集體需要使用類似于球磨,小型介質(zhì)磨和高速分散機(jī)的設(shè)備。把顏料微粒分開,以及把吸附在顏料表面的氣體和液體分離都會(huì)產(chǎn)生新的顏料表面。顏料潤濕是通過分散劑和溶劑粘附在暴露出來的顏料表面來實(shí)現(xiàn)的。分散劑是使兩個(gè)顏料微粒之間維持最小的安全距離使顏料微粒之間維持分離狀態(tài)的,通常分散劑為樹脂時(shí)距離是10nm,分散劑是表面活性劑時(shí)距離是5nm。當(dāng)顏料微粒間的距離小于最小安全距離時(shí),內(nèi)聚力將會(huì)使微粒聚集,最終絮凝。絮凝會(huì)導(dǎo)致顏料的性能出現(xiàn)顯著的變化如著色力,光澤和粘度。
分散劑通過兩種機(jī)理來維持顏料分散:靜電屏蔽穩(wěn)定作用和位阻作用。在靜電屏蔽穩(wěn)定作用下,每個(gè)顏料微粒都包圍著一個(gè)雙層的離子電荷。例如,一個(gè)顏料先吸附了陰離子[-],隨后會(huì)被一個(gè)陽離子[+]層包圍。當(dāng)兩個(gè)顏料微粒彼此接近時(shí),庫侖排斥力占優(yōu)勢(shì),從而改變它們的運(yùn)行軌道避免更接近。靜電屏蔽穩(wěn)定作用需要極性的溶劑,如水。水電離為H3O+和OH-,這樣可以替代共軛離子,允許陽離子[+]/陰離子[-]離解。在位阻作用下,大量的分散劑鏈作為屏障阻止顏料微粒間緊密接觸。當(dāng)鏈互相混合時(shí),滲透壓增加,驅(qū)使溶劑進(jìn)入鏈之間。位阻作用機(jī)理可以在極性(如水)和非極性(如石油醚)溶劑中發(fā)揮作用。
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