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。將聚電解質分散劑與傳統(tǒng)的非離子表面活性劑相結合，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)與油墨應用中的低揮發(fā)性有機化合物（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)性有機化合物立法和法規(guī)越來越嚴格，為了達到涂料所需的長期穩(wěn)定性和應用性能，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)和油墨應用中不含VOC和無APE的顏料分散。

分散劑功效的關鍵因素
分散劑有效的關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能在各種變量條件下發(fā)揮作用，如不同的樹脂化學成分、pH值、共溶劑以及終的顏料類型。無機顏料（金屬氧化物）的著色強度和明度較低，然而，它們具有很高的不透明度，耐候性，且更易分散。反之，有機顏料粒徑更小，因此具有較高的著色強度和明度，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，既可以分散無機顏料，也可以有效分散有機顏料。

高分子分散劑在其結構中有兩個主要成分---在顏料表面的錨定功能基團和在顏料周圍形成空間位阻的聚合物鏈。或以單個或多個錨定基團，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方法來進行定制。錨定基團與顏料產生強大的相互作用，并吸附在顏料表面。錨定能力不足將會導致顏料的絮凝、沉淀和展色性不佳。

 1成功分散的另一個關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。 理想的分散劑應具有以下優(yōu)點：品質

 ? 更高的顏色強度 

? 更高的光澤度

? 低霧度 ? 無絮凝

 ? 不產生相的分離 

 ? 無沉淀/理想的儲存穩(wěn)定性

? 漆膜不產生如Benard cells旋流坑等缺陷

? 外觀優(yōu)良? 成膜性佳 ? 較好的技術性能，

如： ? 耐水性 ? 耐候性 ? 耐腐蝕性 生產 ? 低粘度? 低/無泡沫產生 ? 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聚，團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，應將顏料團聚物分解成更小的單元。穩(wěn)定階段，分散劑通過靜電排斥、空間位阻或兩種機制的結合防止顏料重新團聚。 聚電解質分散劑是由電排斥力來進行穩(wěn)定的。它們在顏料表面形成一個雙電層，以防止顆粒團聚。然而，聚電解質分散劑不具有潤濕性，因此需要與潤濕劑結合使用。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構進行破壞。 非離子型分散劑通過空間位阻作用進行穩(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行吸附，因此，導致絮凝產生。 ，高分子分散劑包含多個錨定基團和連接到主鏈的多個溶劑化鏈（圖2）。因此，防止了錨定基團的移動，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）。

實驗與結果

粘度無樹脂顏料濃縮漿是根據(jù)顏料的性質用不同的分散劑與顏料（d/p）的比例配制而成：? 基于酞菁藍(Heliogenblue D 7079)的藍色顏料 – 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。結果表明，所有濃縮物的粘度與市場參考樣品的粘度相當。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)不同的終應用，這些濃縮漿將被添加進透明清漆中，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濟型自交聯(lián)多相丙烯酸分散體。? 基于Dow Maincoat HC 54 G的金屬防護透明清漆：用于水性防護涂料的丙烯酸樹脂，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力，顏料的團聚和絮凝可以比較指研區(qū)域和周圍區(qū)域的顏色差別來進行觀察，得出結果。

當用3%酞菁藍顏料漿對含鈦白粉的基料進行著色時，新開發(fā)分散劑顯示了與市場參考樣品類似的結果。 當使用3%的碳黑進行著色時，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對抗顆粒先天的團聚力。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個月后的結果進行比較。 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)出高質量的色漿和顏料體系，這種分散劑基于聚電解質和表面活性劑的組合功能來對色漿進行分散，在涂料生產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，也使得原材料產品和生產配方得到了簡化。 與市場上其他競爭產品相比，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，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，增加了生產時間，節(jié)省了成本。