分散剂在乳胶漆中的应用

1、164中国建巩涂料发展战略与技术硏讨会论文集分散剂在乳胶漆中的应用范晓玲1 v Michael Schmitt2, Thomas Staffe卩(1.徳国貝克吉利尼化学有限公司上海代表处;2.BK Giulini Cbemie GmbH & Co., OHG)1. 前吝分散是乳胶漆生产的关键环节，通常是在机械力作用下利用分散剂来实现的它可以分为三个基本步 «:(1)利用润湿介质(水)来润湿顔/填料；(2)用高速分散机或研磨设备,通过机械剪切的方式将颜/填料 颗粒研磨分散到介质中；(3)利用分散剂的作用来稳定顏/填料悬浮态。分散过程将直接够响涂料的许多关 键性能，如:希度、贮存

2、稳定性和固含量等。因此选择恰当的分散剂是非常邀要的。常用的分散剤都是由一 些聚合物组成，主要有两种类型：聚丙烯酸盐类和聚磷酸盐类。本文将从所使用分散剂官能团的不同，来介 绍分散剂的制备和使用。2. 分散剂的制备和性能2.1聚磷酸盐分散剂聚磷酸盐分散剂的制备和性能将正璘酸盐加热到400T,发生缩聚反应c当水分子蕪发后，正磷酸盐单体反应生成聚合物分子。聚 磷酸盐常常以一卜一煙连接，示意如下：反应条件不同，链长11可以从2到lO0Oo聚合物链长决定了它的性能，工亚用产品链长一般为n = 50,主要是水溶性磷酸钠盐。表一是不同链长璘酸盐的F2O5的含量。隶1不同槎谟确酸盐的PgQ的含軽长n名称PS含量

3、1正磷酸盐43%2二碑酸盐53%2三穴酸払58%4-10低聚碑酸歓60-64%> 10多聚硯酸盐6670%聚磷酸盐通过其在水溶液中的水解以及与多价金属离子的络合作用来体现其性能。水解与络合的具体步骤为：A：聚磷酸盐在水中溶斛形成聚阴离子。00 00 0 01II111II-opC1>-0pO- - P0-P0-P一O + 3Na*Na 00 Na ONa0 0 0B：与多价金属离子络合B国建舷财发展战塔与技术硏讨会论文集J65oooooooo7 6 5 4 3 2 1OL/6 三宫 uenb££dso£d348> 100聚阴离子能与多价离子反应生

4、成复杂的化合物利用它对钙离子的络合作用，可以用来软化水o 女【I:钙离子或铁离子000000gIIIIIII0P O_ 0P0 0P0P-0PO IIIIII00oox0z0'cf：' 洛/ ©聚璘酸盐的络合力与疑合度有关，长链璘酸盐比短链磷酸盐（铸长2、3、4）的络合力强，从（图1）可以看 岀，链长工6时络合力最佳。80 cCjlckim binrtirg c*5$vt polyphoopnale (r Qi0q<i"Lr1 :(uI he complex nt rituurrt i»rvs fKMr»Hlei wilh 10MH

5、>0B国建舷财发展战塔与技术硏讨会论文集J65Cham lengthffll uraft络合力与琏长n的关黑n>6时络合力最佳聚璘酸盐分骸剂的分散作用在涂料生产过趨中，由于颜料颗粒表面与水之问不能完全润湿而会形成团聚，引起粘度升高。加入墩磷 酸盐分散剂后，通过水解产生聚阴离子，聚阴离子覆盖在初级颗粒的表面形成同性电荷层。在初级颗粒之间 的静电斥力和分散机的机械剪切力作用下，初级颗粒均匀分布在介质中，便黏度降低。同时,初级籲粒之间 的静电斥力有利于涂料悬浮态稳定。分散作用与聚合度有关，通过对不同链长隣酸盐分散效果的评价（图2可知，随聚合度增加分散效果 随之增加；当链长n为6-10时，

6、分散效果量佳;链长it超过20以后分傲作用反而会有所下降。807060uomeALLI5040302010234820 >1000B国建舷财发展战塔与技术硏讨会论文集J65Chain length图2长对分敵效果的彩P0建筑涂料发展战賂与技术硏讨会论文集167166H3cCH CHjCH-COO- coo-国建笊涂料友展战昭与狡术研讨会论文集综合考虑聚礦酸盐的分散与络合作用后 M3所示链长n = 6-10（红色方框内）时聚磷酸盐同时具 有眾佳的分散、络合能力，BK公司聚璘酸盐分散剂POLYRON N就在此范国。（：# lotionCa bonding?0Chain leng0B3不同链长

7、的KHABt盐的分敵与络合作用2.2聚丙烯酸盐分散剂聚丙烯酸盐分敞剂的制备和性能首先采用丙烯酸单体通过聚合反应生成聚丙烯酸，然后用NdOH、KOH或NH4OH中和生成相应的钠盐、 钾盐或饺盐。聚丙烯酸钠盐分敵剂最为常用，而聚丙烯酸钾盐、钱盐分散剂则不常用。聚丙烯酸盐通过其在水溶蔽中的水解以及与多价金属离子的络合作用来体现其性能。水解与络合的具 体步骤与聚磷酸盐相类似。分子it小于20000的聚丙烯酸盐分敵刑都能溶于水形成聚阴离子。聚丙烯酸盐形成的聚阴离子同样能与多价金属离子络合但络合能力没有聚磷酸盐 分散剂那样强。HjC严-憑一产一比一严 coo； jcoo- coo-Ca2*聚丙烯酸盐的分散

8、作用A. 分子与分散作用分散作用与聚丙烯酸盐分散剂分子U有关。实验中选取了分子蜃Mw分别为1500、 4000和8000的三种聚丙烯酸盐分散剂作分散效果比较结果如图4所示。可以希到分子量越小，分散效果 越好。以分子* Mw= 1500时的分骸效果量佳。B. 分子量与上存穢定性通过对不同分子it策丙烯酸盐分散剂及英与聚瞬酸盐分散剂配合使用时的贮存稳定性的比较（图5）, 可以看到:分子量越大，贮存稳定性越好;与聚磷酸盐分散剂配合使用时，即使在50弋贮存三周，涂料黏度也 没有明且变化。所以在涂料生产中，两种物质不能互相替代,必須配合俊用，才有协同作用。与多聚瞬酸盐 配合使用时，聚丙烯酸盐分散刑的分子

9、蒐在4000时效果最佳,BK公司丙烯酸盐分散刑Lopon890分子量为 4000。C. 聚磷酸盐分散剂与聚丙烯酸盐的区别两种分散剂明显的区别在于:溶解吸附到顏料颗粒表面所需时间不同。磷酸盐分散剂比丙烯酸盐快很 多。利用聚決酸笛的这一性能，町应用在短时间内需达到最佳分散效果的全自动生产过程。ViBCMlty InmP«s8000700Q«000600040003000200010000Addition od dteprsru (In %) rvfxred to pigment)图4不同分子的聚丙熠酸益加入对涂科序度的影响图5釆用不同分做剂的涂料的贮存定性3涂料生产中聚磷酸盐与

10、Jt丙烯酸盐的协同作用聚磷酸盐与聚丙烯酸盐分散剂配合使用时，有协同作用。聚磷酸盐具有强极性，能迅速覆盖颜料粒子表 面产生髙电荷密度起静电稳定的作用°嚴确盐静电n足示僵图聚丙烯酸极性相对较小，覆盖顏料表面所产生的电荷密度少。但它附看在顆粒表面起着缓冲作用，在较 粒之间形成空间位阻，起到位阻稳定的作用。16«中国建筑涂料发展战略与技术研讨会论文奏JR丙甥酸的位阻珀定作用示倉圈但聚丙烯酸的分子结构使得它容易在单个颜料顆粒间产生桥连作用。因此，如果涂料中只使用聚丙烯 酸盐分散剂，仍有可能形成团聚。当聚丙烯酸盐分散剂与聚磷酸盐分散剂配合使用时,强极性聚碑酸盐在颗粒表面形成的高电荷密度

11、可 以防止单个颜料顆粒之间的桥连。此时，静电稳定和位阻稳定协同作用而使涂料同时具有很好的分散性和 匕存稔定性。就稱盐和聚丙帰越盐协同作用形成的静电位阻庠示僵EE实际生产中，常常采用聚磷酸盐与聚丙烯敵盐分散射配合使用的方法，这样可获得最佳的分敵效果。分 傲刑推荐用量为：聚磷酸盐0.1%40.25%»丙烯敵盐（对St个配方），对不同配方的涂料体系，最佳的配比 还需经实骏获得。涂料的贮存稳定性、耐洗刷性是分散剂的关儀评价指标。乳胶漆生产中，一般采用中等链长（6-10）的聚磷酸盐分散剂，如BK公司POLYRON N。因为只需添加 少酸盐分散剂即可达到最佳分敬效杲。聚丙烯酸盐分散剂的分子董在4

12、000左右时分敵效果最好，如Lopon890分子谊。通过对不同聚丙烯酸盐 分散剂与聚磷酸盐分槪剂配合使用时贮存稳定性的比较可以看到；即使在50七贮存三周，涂料黏度也没有 变化。如果不加聚磷酸盐分敬剂，只使用聚丙烯酸盐分散剂，黏度会明显增加（图5）,说明二者配合使用时 贮存稳定性最好。4.结论实验室实验数据和实际使用情况来证实，在涂料生产中可以采用聚磷酸埜与聚丙烯酸盐分散剂配合使 用的方法。中尊链长聚硯酸盐分散M（n = 6-10）在中性涂料（分散体涂料和有机硅树貼涂料）中应用广泛； 短链确酸盐（n = 2-3）主要用在碱性系统（硅酸盐涂料。聚丙烯酸盐分散剂虽是离子型，但它对系统极性增 加不大，

13、聚丙烯酸盐分數剂的分子童以3000 - 5000为宜。BK Gulmi公司的聚硯酸钠盐分散剂Polymn N的 链长为6 - 10,具有最佳的分散、络合力;聚丙烯酸盐分散剂L>pan890的分子量为4000它与PJyron N配合使 用时，分散能力与贮存稳定性最佳。一个最佳涂料配方，需要在符合国家标准的基础上，根据原材料性能及添加对配方中的分散剂量酌情 增减。这样既可获得高品质涂料，同时又满足遮盖力、叱存稳定性、耐枕刷等国家标准。*5 齐严：='sF = 科 >tU3t-4twi«VMB«ivt.»a»«r mi»

14、9?'>-»'»»»«ia«v »rv«««»«-/r»< »<inwxwvti*i«wmmb»* 9 Bia* V!八 f lAtiWi J Ms ««MflM4OTYN»* mv* 9HMMNMMM iMflRMMMBMM "x tfMUWWW*. *M *VttilMMMR> »:r _-：-<,= 、. t < / WMW*WM

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