市面上的大多數(shù)的分散劑主要是一些兩性化合物,比較典型的就是表面活性劑,它們的分子結(jié)構(gòu)上一端有一個(gè)或多個(gè)帶有可以與不同顏料形成牢固化學(xué)吸附的活性基團(tuán);另一端由親樹(shù)脂的長(zhǎng)鏈組成。它們可以均一地分散那些不溶解于液體的顏料顆粒,并能防止顆粒的沉降和凝聚,使顏料顆粒能在液相中形成安定的懸浮液。
CapatueTM 潤(rùn)濕分散劑是一種不同于傳統(tǒng)的表面活性劑類(lèi)型的潤(rùn)濕分散劑,能在各種基材表面形成一層有機(jī)功能單分子膜,它的多個(gè)錨定基團(tuán)能分別與顏/填料和樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)鍵合或物理結(jié)合,從而提高兩者的相容性和結(jié)合力,這不同于普通表面活性劑類(lèi)潤(rùn)濕分散劑僅改變材料表面親水親油值的作用原理,具有獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)。
CapatueTM 潤(rùn)濕分散劑的防沉降和凝聚的效果并不及普通的分散劑,但它可以顯著地提高樹(shù)脂/填料體系的臨界顏料體積濃度CPVC (Critical Pigment Volume Concentration)值,在此方面的優(yōu)勢(shì)是普通的分散劑所遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及的。
涂料在生產(chǎn)過(guò)程中,是以重量為單位計(jì)算的,但涂膜在干燥后一般是以體積來(lái)表示性能的,因?yàn)楦傻钠崮な且粋€(gè)多元結(jié)構(gòu)組成,各個(gè)成分之間的體積關(guān)系,對(duì)涂膜的性能有重要的作用。在干膜中粉料所占的體積百分比叫顏料的體積濃度(Pigment Volume Concentration),即PVC。
PVC=粉料的體積/(粉料的體積+樹(shù)脂的體積)
當(dāng)PVC為某值時(shí),基料當(dāng)好填滿顏填料無(wú)規(guī)則堆積所形成的空隙,這時(shí)的PVC值被稱(chēng)為臨界顏料體積濃度CPVC(Critical Pigment Volume Concentration)。CPVC是涂料配方中一個(gè)重要的參數(shù)。
當(dāng)實(shí)際的顏料體積濃度PVC大于CPVC時(shí),樹(shù)脂基料無(wú)法潤(rùn)濕所有的顏/填料顆粒,樹(shù)脂基料無(wú)法形成連續(xù)相,粉料松散地存在于涂膜中,從而使涂膜質(zhì)量變差。隨著涂料配方中PVC的變化,涂料施工后其涂膜在拉伸強(qiáng)度、涂膜密度、附著力等機(jī)械性能,滲透性、起泡性、抗銹蝕等滲透性,光澤、遮蓋力、著色力等光學(xué)性能都發(fā)生變化,涂膜諸多性能在CPVC點(diǎn)及附近將發(fā)生急劇變化,例如光澤、透氣性、多孔性、遮蓋力、著色強(qiáng)度和底彩這類(lèi)性質(zhì)都與顏料體積濃度有直接關(guān)系。
CapatueTM 潤(rùn)濕分散劑能顯著提高體系的臨界顏料體積濃度CPVC值就意味著等量的樹(shù)脂或有機(jī)物(油脂、溶劑等)可以有效地潤(rùn)濕、包覆更多的顏填料,而配方的粘度、成膜等性能保持不變,這種特性具有以下的商業(yè)應(yīng)用:
1、多填充低價(jià)填料,從而降低生產(chǎn)成本;
2、提高顏料填充量,從而獲得更鮮艷的著色和更好的遮蓋;
3、降低高顏填料配方的粘度,改善加工流變性。
上圖為鉻黃顏料(763ED)在DOP中的分散性試驗(yàn)(55%的固含),左圖為空白對(duì)照組,右圖為添加了0.5%的某種CapatueTM潤(rùn)濕分散劑后的情況。
上圖為群青顏料(Holiday 51-51)在DOP中的分散性試驗(yàn)(55%的固含),左圖為空白組。
CapatueTM潤(rùn)濕分散劑能在各種基材表面形成一層有機(jī)功能單分子膜,它的多個(gè)錨定基團(tuán)能分別與顏/填料和樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)鍵合或物理結(jié)合,有效降低顏填料的吸水吸油值,使顏填料表面具有親油性和親有機(jī)性,提高了其與有機(jī)樹(shù)脂或有機(jī)物(油、溶劑等)的親合性。
上圖顯示理論上CapatueTM潤(rùn)濕分散劑會(huì)在材料表面形成一層厚約2納米的有機(jī)單分子膜,實(shí)現(xiàn)對(duì)顏料和填料的包覆。
這種有機(jī)單分子膜可消除樹(shù)脂與顏/填料之間的空隙、水汽,從而形成一種真正連續(xù)、無(wú)縫、均一的樹(shù)脂-顏/填料相,從而改善制品的粘接、強(qiáng)度、耐老化和防銹等方面的性能。
上圖顯示CapatueTM潤(rùn)濕分散劑能顯著改善樹(shù)脂/顏填料體系的微觀結(jié)合。
CapatueTM潤(rùn)濕分散劑具有提高臨界顏料體積濃度CPVC數(shù)值的神奇功效,它可以實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂體系的高填充或相同填充量下更少的樹(shù)脂用量以降低成本,和體系更低的粘度和更優(yōu)的性能。它的商業(yè)用途和功效大致如下:
1、用于鋁銀漿、色漿、色膏、色片中顏料的分散,降低體系的粘度,提高遮蓋力。
2、用于顏料和填料的表面預(yù)處理,改善其在聚合物中的分散性和遮蓋力。
3、用于鋁粉、銅金粉等金屬顏料的表面預(yù)處理,防氧化、防腐蝕。
4、用于油漆、涂料、油墨、膠粘劑、密封膠、導(dǎo)熱材料中顏料和填料的分散,降低體系粘度,提高遮蓋力。
5、用于口紅等高顏料填充配方,降低粘度、提高柔軟性,改善分散。
6、用于色母、填充母料中的顏料和填料的分散。
上圖為銅金粉的耐老化試驗(yàn),左圖為空白試驗(yàn),暗淡無(wú)光;右圖為添加了0.35%某種CapatueTM潤(rùn)濕分散劑后的情況,沒(méi)有氧化現(xiàn)象,鮮亮、富有光澤。試驗(yàn)方法:25%固含量的銅金粉/甲苯漿料在室溫下干燥,并在200℃的烘箱中烘烤24小時(shí)以加速其氧化。
上圖為鈦白粉在礦物油中的分散性試驗(yàn)(60%的固含),從左到右4個(gè)配方中的某種CapatueTM潤(rùn)濕分散劑的添加量和對(duì)應(yīng)的粘度分別是0%(512,000 cps)、0.25% (128,000 cps)、0.5%(32,000 cps)和1.0% (12,800 cps,僅為空白試驗(yàn)的2.5%)。
上圖為鐵紅顏料在DOP中的分散性試驗(yàn)(55%的固含),左圖為空白對(duì)照組試驗(yàn),右圖為添加了0.5%的某種CapatueTM潤(rùn)濕分散劑后的情況。
上圖為鉻綠顏料在礦物油中的分散性試驗(yàn)(55%的固含),左圖為空白對(duì)照組試驗(yàn),右圖為添加了0.5%的某種CapatueTM潤(rùn)濕分散劑后的情況。
上圖為碳酸鈣(3微米)在礦物油中的分散性試驗(yàn)(70%的固含),左圖為空白對(duì)照組,體系粘度高達(dá)2,080,000 cps;右圖為添加了0.7%的某種CapatueTM潤(rùn)濕分散劑后的情況,體系粘度降為12,800 cps,僅為空白試驗(yàn)的0.61%。
上圖為煅燒高嶺土在礦物油中的分散性試驗(yàn)(40%的固含),左圖為空白對(duì)照組試驗(yàn),體系粘度高達(dá)2,000,000 cps;右圖為添加了0.7%的某種CapatueTM潤(rùn)濕分散劑后的情況,體系粘度降為9,200 cps,僅為空白試驗(yàn)的0.46%。
上圖為氫氧化鋁在礦物油中的分散性試驗(yàn)(60%的固含),左圖為空白對(duì)照組試驗(yàn),體系粘度高達(dá)800,000 cps;右圖為添加了0.7%的某種CapatueTM潤(rùn)濕分散劑后的情況,體系粘度降為9,600 cps,僅為空白試驗(yàn)的1.2%。
上圖為納米級(jí)鈉基蒙脫土在水中的分散性試驗(yàn)(7%的固含),左圖為空白對(duì)照組試驗(yàn),體系粘度高達(dá)96,000 cps,無(wú)流動(dòng)性,擊打罐體數(shù)次后膠體才有所移動(dòng);右圖為添加了5%的某種CapatueTM潤(rùn)濕分散劑后的情況,體系粘度降為1,400 cps,流動(dòng)性很好,,僅為空白試驗(yàn)的1.5%。
上圖為CapatueTM潤(rùn)濕分散劑對(duì)陶瓷粉/PTFE溶液的分散作用。左圖為空白試驗(yàn),陶瓷粉與PTFE溶液不相容,兩相分離;中圖為陶瓷粉/PTFE 乳液體系,雖然添加了某種油性CapatueTM潤(rùn)濕分散劑,但由于此在水中不溶解,因此它對(duì)陶瓷粉在PTFE 乳液中分散性也沒(méi)有幫助和改善;右圖為陶瓷粉/PTFE 溶液體系,由于此種油性CapatueTM潤(rùn)濕分散劑在常見(jiàn)的有機(jī)溶劑都有一定的溶解度,因此只需在室溫下將其添加到體系中它能很好地發(fā)揮潤(rùn)濕分散的作用,陶瓷粉在PTFE 溶液中均勻分散,沒(méi)有相分離現(xiàn)象。
1、研磨前添加效果最佳,加入分散前的研磨料中,與顏/填料一起研磨、分散,推薦用量為顏/填料的0.3~2%。
2、也可以后添加到涂料中,一邊攪拌,一邊添加,結(jié)束后再攪拌5分鐘,以利于其分散。推薦用量為涂料總量的0.1~1%。
3、最佳用量需經(jīng)試驗(yàn)確定。
CapatueTM 潤(rùn)濕分散劑的選擇主要是根據(jù)樹(shù)脂體系、顏填料的類(lèi)型和價(jià)格水平而確定,可以參照如下表格而進(jìn)行選擇:
樹(shù)脂體系 顏填料的類(lèi)型 價(jià)格水平 WDA-S18 油性配方和塑膠、樹(shù)脂和橡膠 常見(jiàn)的無(wú)機(jī)和有機(jī)顏料與填料 低 WDA-S28 高 WDA-S19 尤其對(duì)碳黑的效果好 低 WDA-S29 高 WDA-W18 水性涂料和膠粘劑 常見(jiàn)的無(wú)機(jī)和有機(jī)顏料與填料 低 WDA-W28 高