如何提高水性工業(yè)漆的穩(wěn)定性和展色性？我們知道合適分散劑的使用，是為了使顏料在水性涂料體系中具有良好的穩(wěn)定性和展色性。將聚電解質(zhì)分散劑與傳統(tǒng)的非離子表面活性劑相結(jié)合，可以獲得靜電斥力和空間位阻力，通過本文所討論的新型高分子量分散劑，可以改善涂料的穩(wěn)定性和其他性能。

 新型高分子分散劑適用于工業(yè)與油墨應(yīng)用中的低揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）和不含烷基酚乙氧基化物（APE）的顏料分散。與傳統(tǒng)的高分子材料相比，新分散劑使涂料性能得到了改善，提供了優(yōu)異的展色性、增加了低粘度下的高顏料含量，也使得穩(wěn)定性和光澤度得到了提高。

在過去的幾十年中，對水性涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物立法和法規(guī)越來越嚴(yán)格，為了達(dá)到涂料所需的長期穩(wěn)定性和應(yīng)用性能，涂料配方制定者和制造商們在選擇和使用傳統(tǒng)分散劑方面面臨著挑戰(zhàn)。VOC的限制，加上對基于APE表面活性劑的限制，都在顏料分散方面對涂料配方制定者提出了新的挑戰(zhàn)。因此，對高性能分散劑的需求將會顯著增加。新型高分子分散劑是較傳統(tǒng)的陰離子分散劑的改進(jìn)替代品，使配方制定者能夠在水性涂料體系中獲得更好的顏料穩(wěn)定性和顏色性能。它們也適用于工業(yè)和油墨應(yīng)用中不含VOC和無APE的顏料分散。

分散劑功效的關(guān)鍵因素
分散劑有效的關(guān)鍵因素在于其分散和穩(wěn)定顏料的能力。理想情況下，分散劑被吸附到小粒徑的顏料上，覆蓋其整個表面。尤其是在水性體系中，顏料分散劑的相互作用應(yīng)能在各種變量條件下發(fā)揮作用，如不同的樹脂化學(xué)成分、pH值、共溶劑以及終的顏料類型。無機(jī)顏料（金屬氧化物）的著色強(qiáng)度和明度較低，然而，它們具有很高的不透明度，耐候性，且更易分散。反之，有機(jī)顏料粒徑更小，因此具有較高的著色強(qiáng)度和明度，它們對紫外線和熱度更為敏感，通常也更難分散。成功的分散劑需要具有通用性，既可以分散無機(jī)顏料，也可以有效分散有機(jī)顏料。

高分子分散劑在其結(jié)構(gòu)中有兩個主要成分---在顏料表面的錨定功能基團(tuán)和在顏料周圍形成空間位阻的聚合物鏈?；蛞詥蝹€或多個錨定基團(tuán)，或以單個或多個聚合物鏈，分散劑可以通過使用這兩種不同的化學(xué)方法來進(jìn)行定制。錨定基團(tuán)與顏料產(chǎn)生強(qiáng)大的相互作用，并吸附在顏料表面。錨定能力不足將會導(dǎo)致顏料的絮凝、沉淀和展色性不佳。

 1成功分散的另一個關(guān)鍵因素是聚合物鏈與溶劑/水的相容性。為了保持空間位阻的穩(wěn)定，它們需要具有充分溶解。 理想的分散劑應(yīng)具有以下優(yōu)點：品質(zhì)

 ? 更高的顏色強(qiáng)度 

? 更高的光澤度

? 低霧度 ? 無絮凝

 ? 不產(chǎn)生相的分離 

 ? 無沉淀/理想的儲存穩(wěn)定性

? 漆膜不產(chǎn)生如Benard cells旋流坑等缺陷

? 外觀優(yōu)良? 成膜性佳 ? 較好的技術(shù)性能，

如： ? 耐水性 ? 耐候性 ? 耐腐蝕性 生產(chǎn) ? 低粘度? 低/無泡沫產(chǎn)生 ? 快速分散? 更有效的研磨 ? 低能耗 靈活性? 較低或無需分散樹脂或漆料

分散階段

顏料分散過程包括三個不同的階段，如圖一所示：潤濕、分離/研磨和穩(wěn)定。顏料通常以干粉的形式出現(xiàn)，這些干燥的粉末容易團(tuán)聚，團(tuán)聚后將比原始顆粒大得多。在階段，液體通過降低表面張力來取代顏料顆粒表面的空氣。分離階段包括通過研磨使顏料粒徑小化。為了獲得性能，應(yīng)將顏料團(tuán)聚物分解成更小的單元。穩(wěn)定階段，分散劑通過靜電排斥、空間位阻或兩種機(jī)制的結(jié)合防止顏料重新團(tuán)聚。 聚電解質(zhì)分散劑是由電排斥力來進(jìn)行穩(wěn)定的。它們在顏料表面形成一個雙電層，以防止顆粒團(tuán)聚。然而，聚電解質(zhì)分散劑不具有潤濕性，因此需要與潤濕劑結(jié)合使用。此外，它們對系統(tǒng)中存在的其他離子很敏感，而且這些離子會對雙電層結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞。 非離子型分散劑通過空間位阻作用進(jìn)行穩(wěn)定，并具有潤濕作用。傳統(tǒng)的非離子表面活性劑通過錨定基團(tuán)吸附在顏料表面，再通過溶劑化鏈的空間位阻力來穩(wěn)定分散。然而，較小的分子或較弱的單錨定相互作用可能無法進(jìn)行吸附，因此，導(dǎo)致絮凝產(chǎn)生。 ，高分子分散劑包含多個錨定基團(tuán)和連接到主鏈的多個溶劑化鏈（圖2）。因此，防止了錨定基團(tuán)的移動，實現(xiàn)了長期穩(wěn)定。它們還具有濕潤特性，且對其他離子不敏感。

新型分散劑

新的高分子分散劑于2018年底開發(fā)，它們由含有多個錨定基團(tuán)的高分子量共聚物組成。這種新型分散劑是一種專為水性工業(yè)涂料和油墨設(shè)計的潤濕分散劑。它能有效降低研磨漿的粘度，并提高顏料的顏色強(qiáng)度。本文將新型分散劑命名為Dispersant E，并與市場上同類分散劑競品進(jìn)行了比較，以證實其在一系列不同的顏料分散體中的優(yōu)異性能。它具有良好的展色性、光澤和穩(wěn)定性，且不含烷基酚乙氧基化物（APEO）。

實驗與結(jié)果

粘度無樹脂顏料濃縮漿是根據(jù)顏料的性質(zhì)用不同的分散劑與顏料（d/p）的比例配制而成：? 基于酞菁藍(lán)(Heliogenblue D 7079)的藍(lán)色顏料 – D/P 65% ? 基于MA 100的碳黑顏料– D/P 50% ? 基于Ti-Pure R706的鈦白漿– D/P 15%  在50°C下老化7天后測量濃縮漿的粘度。結(jié)果表明，所有濃縮物的粘度與市場參考樣品的粘度相當(dāng)。二氧化鈦（TiO2）濃縮漿的粘度——分散劑E的穩(wěn)定性可接受，而市場參考樣品B顯示了臨界初始粘度，以及老化后粘度有所下降。 

顏色與光澤 根據(jù)不同的終應(yīng)用，這些濃縮漿將被添加進(jìn)透明清漆中，來確定老化前的顏色性能和光澤：? 基于Albedingk AC 2524的塑料透明清漆：一種經(jīng)濟(jì)型自交聯(lián)多相丙烯酸分散體。? 基于Dow Maincoat HC 54 G的金屬防護(hù)透明清漆：用于水性防護(hù)涂料的丙烯酸樹脂，推薦用于底漆和光澤面漆。

 酞菁顏料對于酞菁藍(lán)顏料（圖3），分散劑E在色彩上的表現(xiàn)與市場參考樣品A和B相似。樣品B的大顯色變化為0.3。 使用高分子分散劑E時，兩種涂料的初始光澤度值。在塑料涂層中，分散劑E的穩(wěn)定性非常出色-并未發(fā)現(xiàn)光澤度的變化。在金屬保護(hù)涂層中，所有樣品在老化后的光澤都有所下降。

 碳黑顏料在含有碳黑色漿的涂料中，分散劑E在亮度上顯示出非常穩(wěn)定的數(shù)值（圖4）。兩種體系的穩(wěn)定性都很好。在塑料涂層中樣品都發(fā)現(xiàn)了明顯的顏色變化，但分散劑E的色差小。 

塑料涂料配方中，使用不同分散劑的結(jié)果對比較明顯，分散劑E具有的初始光澤，老化后的效果也較好。在金屬防護(hù)涂料中，所有樣品的表現(xiàn)非常相似，沒有明顯的光澤變化。 

鈦白粉在含鈦白漿的塑料涂料中，對于分散劑的選擇也顯示出了不一樣的結(jié)果（圖5）。分散劑E具有良好的相容性，從而獲得亮度值。老化后的變化很小，與其他市場參考樣品類似。金屬保護(hù)涂料中分散劑E與所有市場參考樣品的亮度值類似。

塑料涂層的光澤度值具有明顯差異-分散劑E在光澤度上的表現(xiàn)。金屬防護(hù)涂層與分散劑E的相容性，光澤值。

指研實驗

指研是展示顏料混合漿穩(wěn)定性的基本測試方法（圖6）。涂料施涂后，通過摩擦漆膜施加應(yīng)力，顏料的團(tuán)聚和絮凝可以比較指研區(qū)域和周圍區(qū)域的顏色差別來進(jìn)行觀察，得出結(jié)果。

當(dāng)用3%酞菁藍(lán)顏料漿對含鈦白粉的基料進(jìn)行著色時，新開發(fā)分散劑顯示了與市場參考樣品類似的結(jié)果。 當(dāng)使用3%的碳黑進(jìn)行著色時，分散劑E顯示了優(yōu)異的性能。在圖6上，我們可以看到明顯的顏色差異。ΔE值色差測定證實了分散劑E的在色差上的出色表現(xiàn)和優(yōu)異性能，由于錨定基團(tuán)可以很好地附著在顏料表面，使脫附過程得到了抑制。 工作人員使用不同的黑色顏料進(jìn)行了更多的研究（圖7）。研究對象主要選取了難分散、高黑度的碳黑。這些顏料價格昂貴，且經(jīng)常用于高性能高光澤面漆中，在這些面漆中，顏色和黑度至關(guān)重要。出色的黑度通過非常小的粒徑來實現(xiàn)，然而，粒徑小又不易穩(wěn)定，較高的表面積可以加強(qiáng)對抗顆粒先天的團(tuán)聚力。在這方面，新型高分子分散劑因為具有高密度的錨定組，因而可以有效防止絮凝。

同時，研究還對分散劑E與市場參考樣品在四種不同黑色顏料中的相容性進(jìn)行了比較。將黑色色漿混合在丙烯酸乳液和聚氨酯分散體體系的涂料中，對初始狀態(tài)和在室溫下老化8個月后的結(jié)果進(jìn)行比較。 終發(fā)現(xiàn)，在聚氨酯涂料體系中，所有顏料均具有良好的穩(wěn)定性，而在丙烯酸乳液涂料體系中，結(jié)果并不一致。市場參考樣品在老化后，光澤明顯降低，而新型分散劑E則具有更好的相容性。

新型高分子分散劑使配方制定者能夠開發(fā)出高質(zhì)量的色漿和顏料體系，這種分散劑基于聚電解質(zhì)和表面活性劑的組合功能來對色漿進(jìn)行分散，在涂料生產(chǎn)過程中提高了顏色的展色性、光澤度和穩(wěn)定性，且抑制了泡沫的產(chǎn)生。通過使用這種集合兩種功能于一體的分散劑，也使得原材料產(chǎn)品和生產(chǎn)配方得到了簡化。 與市場上其他競爭產(chǎn)品相比，新開發(fā)的分散劑提高了高分子分散劑的性能。本文的研究表明，老化試驗后，其在酞菁藍(lán)和炭黑顏料的分散方面，展色性和穩(wěn)定性都很好，且改善了白色鈦白漿配制涂料的光澤性能，新型分散劑與高黑度碳黑顏料也具有較好的相容性和貯存穩(wěn)定性能。 使用這項技術(shù)，有助于簡化配方，它取代了傳統(tǒng)配方所需的潤濕劑和分散劑，因而減少了原材料品類，增加了生產(chǎn)時間，節(jié)省了成本。