潤濕分散劑讓分散過程效率更高

文章出處：原創網責任編輯：小莉作者：小莉人氣：-發表時間：2016-07-14 16:39:00

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分散過程中需要研磨顏料附聚體，從而最大地展現出顏料（往往很昂貴）的顏色性能，滿足光學方面的要求，例如色點、色強度、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。

高品質水性涂料里，聚合物型潤濕分散劑可通過官能團的吸引作用而錨定于顏料表面。由于它們的大分子結構和靜電排斥作用，這種分散劑可保證涂料內部獲得足夠的穩定性。和低分子量產品相比，含聚合物型潤濕分散劑的漆膜通常有更高的耐機械性能和耐化學性能。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面的影響。這種影響產生的原因可以通過錨定基團的高極性來解釋，特別在涂料基體內部的部分聚合物并未固定于顏料表面時，這種現象則更加明顯。

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系密切。當錨定基團之間的距離很近時，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，但結構不同的聚合物：純統計學分布即單體在聚合物中呈隨機分布的聚合物（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：相同組成但結構不同的聚合物：a)統計分布的共聚物b)AB嵌段共聚物

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

自然這些結構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和穩定鏈段的數量要多得多。

能夠生產指定結構聚合物的現有方法有很多，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，合成嵌段共聚物時可以靈活調整嵌段數量、嵌段長度以及嵌段長度的分布。

每種方法從技術角度或者商業角度都有利有弊。例如，靈活的受控自由基聚合(CRP)可創造出各種聚合物結構，但生產這些聚合物往往耗時很長。另一種工藝缺點則是銅催化劑或烷基鹵化物的分離問題，因為它們會引起變色，影響漆膜的防腐性能。

比較而言，采用自由基共聚（FRP）的（甲基）丙烯酸酯類常常會導致統計學分布，附著時的選擇性依賴于各自單體對彼此的共聚常數。這種方法的優點是對起始原料的純度要求最低，技術角度上來看容易處理。

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

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。還比較了傳統的共聚物型分散劑，選擇的是一只用于水性工業涂料的標準產品。

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品。

研究比較了的共聚物分散劑有：
MS–市場標準：通過自由基聚合得到的傳統共聚物型分散劑（共聚單體呈統計學分布）
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）（精確的交互結構）
FRP1–通過自由基共聚得到的接枝共聚型分散劑（共聚單體呈統計學分布）
FRP2–通過自由基聚合得到的接枝共聚物型分散劑（優化的組成）

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