绪论

1.1引言

无机颇料在涂料加工过程中的分散速度主要取决于颇料的本性和无机镶料的性质以及生产工艺.一般学者认为颜料在无机漆料加工过程中的润湿分散过快,大致可以分为所谓的润湿、分散、德定三个分散阶段。经过这三个分散阶段,能足以大限度地保证颜料在漆料中与涂层形成稳定的分散和水溶性体系,涂装后的分散能够极大地增加颜料对涂层的遮盖力和颜料的着色力。苯乙烯马来酸酐的共聚物smm马来酸酐是我国近几年来颜料研究和应用较多的颜料分散剂,其结构中分别含有一种能与其他颜料分子的水平面相结合并形成强pi;-pi;键的苯环,以及马来酸酐水解后能够形成颜料与溶剂之间的氧化链并为颜料提供一定空间位阻的马来酸盐,故对于颜料具有良好分散和水溶性效果。此外,smm结构具有很高的化学反应活性及很强的衍生化学能力,在较温和的条件下smm马来酸酐结构对于颜料中的马来酸酐水解后能够对颜料进行酯化、胺化、酰亚胺化、阳离子化等的化学改性,从而可通过改善smm的颜料水溶性和分散性赋予颜料的功能性,使其应用领域更加广泛。

1.2无机颜料的分散

1.2.1无机颜料的分散性

目前,涂料中多使用锌白、杜白粉、氧化铁、碳酸钙、硫酸钡、铬黄等氧化物和不溶于水的无机盐。无机颜料的表面极易吸收水,通常在粒子的外围有着一层水分子,使颜料的固体颗粒形成聚集体或互相隔离的屏障。为了消除屏障,促进顺粒分散,在涂料制造过程中必须向漆料中加入一些离子型的表面活性剂或分散剂.由于离子型表面活性剂,能有选择地吸附于无机颜料的表面,使得与之相对应的离子远离表面而形成带电荷的电偶层,这样就改变或消除了屏障,达到润湿、分散和德定的目的。显然表面活性剂的加入,能否满足上述要求,这与体系处于静止状态下的屯电位和离子快速运动时形成的流动电位有关.实际上,在生产实践中.往往要通过调节体系的PH来控制无机颜料的分散。

在各种水性的涂料中.无机载化物和颜料表面本身的分子会自动产生一种特定的表面电荷,其化学性能主要随颜料和氧化物漆料的电点ph值而定.每种水性涂料位子均有一等电荷位点ph的值。这一数值代表的恰是颜料和氧化物水性颇料表面上存在的负电荷与正电荷互相排斥中和的一等电点ph值。然而当此等电荷使ph值大于远离此等电点的ph值时,电荷便不平衡,引起氧化物翻料与其他位子的电荷相互排斥.因此,在任一指定的电点ph值下选择适当的离子型颜料表面电荷活性剂,能够有效地加强与颜料固体粒子和颜料表面已存在的各种负电荷的相互排斥,或者消除中和存在于氧化物颜料固体粒子上部分的电荷,消除与固体颜料粒子间的电荷相互屏降,促进氧化物颜料的润湿和分散。

1.2.2无机颜料的分散方法

颜料的分散加工过程主要包括了润湿、分散、稳定这几个主要的步骤。润湿即颜料首先被含有树脂的溶液充分润湿,颜料颗粒表面的空气被替换成含有树脂的溶液。其次,团聚态的分散使颜料的颗粒在外力的冲击和剪切等静电斥力的作用下被颜料颗粒打碎成较小的粒子,呈现均匀稳定分布的分散颗粒状态。最后,在直接分散剂的包覆改性作用下,颜料颗粒保持稳定分散的状态。目前对颜料分散的加工方法主要有两种包括直接分散法和包覆改性加工法。直接分散法是目前对颜料的分散加工最常用的一种方法,是指颜料利用合适的颜料分散加工手段将分散颜料的颗粒聚集体系并粉碎成均匀的分散颗粒体系。其中,分散剂主要是对颜料直接破碎和分散的起基础和关键作用的助剂,颜料在水相中直接分散时,分散剂疏水端将其吸附在颜料直接破碎和分散后形成的新颜料表面上,亲水端则是伸展在均匀的水相中,形成了空间位阻或者是静电斥力,保证了颜料的直接分散稳定性。如胡应模等以丙烯酸(AA)、丙烯酸丁酯(BA)和甲基丙烯酸二甲胺乙酯(DM)为单体合成了一种三元共聚物分散剂,研究发现该分散剂对酞菁绿颜料具有优异的分散稳定效果;葛晓霞等人[1]通过合成了端修饰的嵌段型聚合物分散剂并考察了其在颜料上的吸附性能,利用pitga测量超细颜料的亲水吸附和分散性能,发现颜料中具有长链的亲水性溶剂会直接使颜料分散剂很难和超细颜料完全融合;pirrungf.o.h[2]等以超支化聚酯、聚乙烯亚胺、聚(酯-酰胺)等分散剂为主要基础开发研制出一系列的超支化分散剂,将这些分散剂综合应用于超细颜料的分散可有助于制备出一种性能稳定的新型纳米非离子型颜料分散体。房宽峻等研究人[3,4]以(酰胺-酯)为主要疏水部分以接枝聚乙二醇单甲醚为主要亲水的部分,合成了一种可广泛应用于纳米亲水性颜料分散体系的非离子型超细颜料分散剂超支化聚酯酰胺,以该颜料分散剂综合制备的超细颜料粒径的大小可达210nm。此外,分散颜料的设备也是直接决定颜料分散研磨效果的一个重要的因素,根据颜料颗粒破碎的方式,分散颜料的设备大致分为两类可以将颜料分成磨和研磨两类,一类主要以剪切力和颜料碰撞相互作用的方式来吸附和粉碎超细颜料的颗粒,如砂磨机、球磨机等。由于分散剂对研磨颜料介质的快速磨损,分散的体系在颜料研磨的过程中会迅速产生许多的杂质。一类主要以利用超声波瞬间产生的'空化作用'来粉碎的颜料细胞颗粒,如超声波颜料细胞颗粒粉碎机。这类粉碎设备在外观上具有粉碎速度快、效率高以及颜料中杂质少等一些优点,但同时也可能存在着使用噪音大、局部使用温度高、成本高等一些缺点,而且常用的高分子颜料分散剂在长一段时间的超声作用下甚至还可能会使颜料发生降解。包覆后颜料的改性方法是保证颜料分散稳定的另一类重要的方法,该法是以有机颜料改性介质为中心核,通过适当的物理或有机化学的方法在包覆后的颜料改性介质表面均匀包覆一层薄薄的无机物或有机聚合物,达到稳定或改变包覆后颜料介质表面化学性质的分散稳定目的。该法使包覆后的颜料介质在包覆改性介质环境中的分散稳定性能得到提高,其耐光、耐气候和耐溶剂的性能也都会使铝颜料得到一定的改善。常见的铝颜料超细粒子在炭黑表面包覆的聚合方法主要有溶剂蒸发聚合法、相分离法、溶胶凝胶法、乳液聚合法、细乳液溶剂蒸发聚合法以及较常见的原位溶剂蒸发聚合法等。其中如许云燕等[5]采用相分离技术在包覆超细炭黑粒子表面合成了包覆支化型的聚苯乙烯-马来酸酐的共聚物,所制备的铝颜料比包覆超细粒子的炭黑凝胶颜料具有粒径小,稳定性高等的特点。李利君等[6]分别采用溶胶/凝胶法等技术制备了采用纳米二氧化硅包覆的铝颜料,大大提高了铝颜料的耐酸碱性,并较好地保持了其特有的金属光泽。高爱环等[7]利用溶胶/凝胶法和原位聚合法共同制备的二氧化硅和聚丙烯酸酯双层包覆型铝颜料不仅具有良好的光泽度,其耐腐蚀性及与树脂的相容性也大大增强。