浅析分散剂之 作用原理及作用过程！

点击数：657 发布时间：2020/4/29 来源：

分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可均一分散那些难于溶解于液体的无机、有机颜料的固体及液体颗粒，同时也能防止颗粒的沉降和凝聚，形成安定悬浮液所需的两亲性试剂。

分散剂的作用
分散剂的作用是使用润湿分散剂减少完成分散过程所需要的时间和能量，稳定所分散的颜料分散体，改性颜料粒子表面性质，调整颜料粒子的运动性。
具体体现如下：
①提升光泽，增加流平效果
②防止浮色发花
③提高着色力
④降低粘度，增加颜料载入量
⑤减少絮凝
⑥增加贮藏稳定性
⑦增加展色性，增加颜色饱和度、增加透明度（有机颜料）或遮盖力（无机颜料）

分散剂的机理
●吸附于固体颗粒的表面，使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。
●高分子型的分散剂，在固体颗粒的表面形成吸附层，使固体颗粒表面的电荷增加，提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力。
●使固体粒子表面形成双分子层结构，外层分散剂极性端与水有较强亲合力，增加了固体粒子被水润湿的程度。固体颗粒之间因静电斥力而远离。
●使体系均匀，悬浮性能增加，不沉淀，使整个体系物化性质一样。

分散剂的作用原理
●双电层原理
水性涂料使用的分散剂必须水溶，它们被选择地吸附到粉体与水的界面上。
目前常用的是阴离子型，它们在水中电离形成阴离子，并具有一定的表面活性，被粉体表面吸附。粉状粒子表面吸附分散剂后形成双电层，阴离子被粒子表面紧密吸附，被称为表面离子。在介质中带相反电荷的离子称为反离子。
它们被表面离子通过静电吸附，反离子中的一部分与粒子及表面离子结合的比较紧密，它们称束缚反离子。它们在介质成为运动整体，带有负电荷，另一部分反离子则包围在周围，它们称为自由反离子，形成扩散层。这样在表面离子和反离子之间就形成双电层。
●动电电位
微粒所带负电与扩散层所带正电形成双电层，称动电电位 . 热力电位：所有阴离子与阳离子之间形成的双电层，相应的电位。
起分散作用的是动电电位而不是热力电位，动电电位电荷不均衡，有电荷排斥现象，而热力电位属于电荷平衡现象。
如果介质中增大反离子的浓度，而扩散层中的自由反离子会由于静电斥力被迫进入束缚反离子层，这样双电层被压缩，动电电位下降，当全部自由反离子变为束缚反离子后，动电电位为零，称之为等电点。没有电荷排斥，体系没有稳定性发生絮凝。
●位阻效应
一个稳定分散体系的形成，除了利用静电排斥，即吸附于粒子表面的负电荷互相排斥，以阻止粒子与粒子之间的吸附/聚集而最后形成大颗粒而分层/沉降之外，还要利用空间位阻效应的理论，即在已吸附负电荷的粒子互相接近时，使它们互相滑动错开，这类起空间位阻作用的表面活性剂一般是非离子表面活性剂。
灵活运用静电排斥配合空间位阻的理论，可以构成一个高度稳定的分散体系。
高分子吸附层有一定的厚度，可以有效地阻挡粒子的相互吸附，主要是依靠高分子的溶剂化层，当粉体表面吸附层达8-9nm时，它们之间的排斥力可以保护粒子不致絮凝。所以高分子分散剂比普通表面活性剂好。

分散剂的作用过程
①固体粒子分散过程
固体粒子在介质中的分散过程一般分为三个阶段：
a.固体粒子的湿润 湿润是固体粒子分散的最基本的条件，若要把固体粒子均匀地分散在介质中，首先必须使每个固体微粒或粒子团，能被充分地湿润。
b.离子团的分散或碎裂 此过程中要使粒子团分散或碎裂，涉及粒子团及内部的固固界面分离问题。表面活性剂的类型不同在粒子团的分散或碎裂过程中所起的作用也有所不同。
c. 阻止固体微粒的重新聚集固体微粒一旦分散在液体中，得到的是一个均匀的分散系，但稳定与否哟啊取决于各自分散的固体微粒能否重新聚集形成凝聚物。
②表面活性剂在水介质中的分散稳定作用
a.对非极性固体粒子的分散作用
表面活性剂加入悬浮体后，由于表面活性剂可以降低水的表面张力，而且表面活性剂的疏水键可以通过范德华力吸附于非极性固体颗粒表面，亲水基伸入水中提高其表面的亲水性，使非极性固体粒子的润湿性得到改善。
b.对带电质点的分散稳定作用
③表面活性剂在有机介质中的分散稳定作用
质点在有机介质中的分散主要是靠空间位阻产生熵斥力来实现的。对于非极性的质点，以克服质点间的范德华力而稳定分散于有机介质中。对于有机颜料的表面处理可以通过以下几种方式实现。
a. 使用有机胺类对有机颜料进行表面处理。
b.使用颜料衍生物对有机颜料进行表面处理。

分散剂的分类(按结构)

阴离子型润湿分散剂?
大部分是由非极性带负电荷的亲油的碳氢链部分和极性的亲水的基团构成。2种基团分别处在分子的两端，形成不对称的亲水亲油分子结构。
它的品种有：油酸钠C17H33COONa、羧酸盐、硫酸酯盐(R—O—SO3Na)、磺酸盐R—SO3Na)等。阴离子分散剂相容性好，被广泛应用于水性涂料及油墨中。
多元羧酸聚合物等也可应用于溶剂型涂料，并作为受控絮凝型分散剂广泛使用。
阳离子型润湿分散剂
非极性基带正电荷的化合物，主要有胺盐、季胺盐、吡啶鎓盐等。阳离子表面活性剂吸附力强，对炭黑、各种氧化铁、有机颜料类分散效果较好，但要注意其与基料中羧基起化学反应，还要注意不要与阴离子分散剂同时使用。
非离子型润湿分散剂
在水中不电离、不带电荷，在颜料表面吸附比较弱，主要在水系涂料中使用。主要分为乙二醇型和多元醇型，降低表面张力和提高润湿性。与阴离子型分散剂配合使用作为润湿剂或乳化剂，广泛用于水性色浆、水性涂料以及油墨中。
两性型润湿分散剂
是由阴离子和阳离子所组成的化合物。典型应用的是磷酸酯盐型的高分子聚合物。这类聚合物酸值较高，可能会影响层间附着力。
电中性型润湿分散剂
分子中阴离子和阳离子有机集团的大小基本相等，整个分子呈现中性但却具有极性，如油氨基油酸酯C18H35NH3OOCC17H33。
高分子型超分散剂
高分子型分散剂最为常用，稳定性也最佳。分为多己内多酯多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物型、丙烯酸酯高分子型、聚氨酯或聚酯型等。
受控自由基型超分散剂
采用最新的受控自由基聚合技术（CFPP），使分散剂的结构更为规整。常用方法有：GTP、ATRP、RAFT（可逆加成断裂链转移可控自由基聚合，包括C-RAFT、S-RAFT、NMP、SFRP、TEMPO）等。
采用受控自由基聚合技术，使分散剂的分子量分布更集中，效率更高。

分散剂对涂料的影响

●光泽度：
涂料的光泽度如果要高，里面所含的颗粒就不能大于5微米，油墨甚至不能超过1微米，聚合物分散剂能够减少涂料形成的大颗粒，帮助涂料提升光泽。
●透明度：
涂料透明性越高，就越容易看到底层，遮盖力也越高，对底层遮盖力越强。分散剂能够使颜料粒分布更均匀更窄，使得涂料更透明。
●相容性：
良好的相容性能够使涂料制造商生产用于不同类别树脂产品的分散体系，分散剂能够扩大涂料的使用范围，这对生产混合着色涂料非常重要。
●流平性：
装饰涂料在粉刷时，经常能够看到刷痕，这就是涂料流平性不足产生的。而使用分散剂能够使颜料颗粒更加稳定，增加流平性。
●产量：
在生产涂料时，分散剂能够使颜料浓度增加，相对提高涂料产量。
●着色强度：
着色强度的提高能够使涂料更加明亮，对顾客也更有吸引力。
选择分散剂考虑的因素
①涂料体系：
涂料按介质划分为水性、溶剂型和粉末等几大体系，一般情况下所用的分散剂是不通用的。
②颜料：
不同颜料其电荷性质不同，要分清是无机颜料还是有机颜料。
③树脂：
不同树脂体系对对颜料的 润湿性不同。
④相容性：
在一个涂料体系中，所使用一般不仅仅只有一种助剂，这样相容性就极为重要。注意相容性，有利于配方平衡，使产品综合性得以兼顾。
⑤施工性：
对于厚浆型立面施工的涂料，最好选用能产生控制絮凝、具有触变性的助剂，以达到良好的施工性能。
⑥良好的性价比：
在低价的产品中使用高质高价的助剂，造成成本大幅度上升，是很不经济的。选用何种分散剂，还要与产品的档次相一致。