离子型超分散剂在共研磨色浆中的应用

涂料分散剂是一种能把颜填料分散于水或树脂中并且能形成稳定的细小分散悬浮液的物质。涂料分散剂的作用机理有：DLVO扩散双电层稳定机理、空间位阻机理、静电空间稳定机理三种。即分散剂通过吸附在颜料表面上以产生大量的电荷斥力或是提供了足够的空间位阻来防止颜料絮凝，使颜料体系处于分散稳定状态。

近年来国内外对SMA阳离子化改性进行了较多的研究，Braun等在SMA 分子上接枝季铵盐，从而得到了带正电荷的季铵盐接枝物; Sreekumar将SMA加入酸或烷基卤化物质子化后，再进行氨化得到了阳离子型的聚苯乙烯—马来酰亚胺的季铵盐接枝物(SMI)，并将其添加到纸张中，有效提高了打印密度和图像清晰度；Dietrich等利用SMA通过氨解并接枝了季铵盐，合成了SMI，研究了其在水性体系中对颜料的分散作用；Rasmusen等在外墙涂料中利用SMI作分散剂，获得了分散稳定性良好的阳离子水性涂料；周家达等以乙醇为溶剂，利用2, 3-环氧丙基三甲基氯化铵对SMA改性，制备了部分酯化、接枝季铵盐的阳离子表面活性剂，并采用阳离子分散剂对颜 料包覆改性，获得了阳离子型颜料微胶囊;杨飚、杜志平等采用聚乙二醇单甲醚接枝苯乙烯-马来酸酐 共聚物合成表面活性较高的表面活性剂。李建华等利用具有多羟基结构的盐酸葡萄糖对SMA 进行改性，生成糖基两亲性刷状共聚物作为膜的添加剂，有效地改善了膜表面的亲水性。

岳阳凯门水性助剂有限公司通过阳离子改性特殊结构SMA。本文着重探讨了该分散剂对体质颜填料的降粘性，及其在通用钢构涂料和彩钢瓦翻新涂料中的应用，同时研究了该分散剂对漆膜的耐水性与耐盐雾性能的影响。

 

实验部分

◆ 试验仪器与设备
玻璃烧杯(250mL），电子天平（JA-5003），分散机（400W)、秒表（PC2810），快手研磨机（KS-370），数显粘度计（NDJ-8S），烘箱（DHG-9070A）、一次性滴管（2mL）等。

◆ 试验原材料及配比
分散剂Greesol DP1100、颜填料润湿剂DS030、流平剂LE7、消泡剂A04E、增稠剂Greesol R60、Greesol R59，工业级，岳阳凯门水性助剂有限公司；竞品；DMEA、BCS、PGDA、DPNP，试剂级，阿拉丁化学试剂； 碳黑MA100，工业级，日本三菱；钛白粉R996，工业级，龙蟒佰利联集团股份有限公司；云母粉GAF-3，工业级，滁州市宝塔绢云母矿业有限公司，滑石粉1250目、工业级，淄博晟名钙业有限公司；硫酸钡1250目，工业级，上海鸿运源化工有限公司；酞青蓝BGS，工业级，上海百艳实业有限公司，丙烯酸乳液719F，工业级，巴德富集团有限公司，环氧乳液2060H、羟丙二级分散体、异氰酸酯固化剂3598T，工业级，联固化学有限公司；水溶性树脂350，工业级，南方树脂集团等。

◆ 水性共研磨色浆和水性漆的制备
按照表1称取准确称取各个组分，并加入与颜填料质量相等的锆珠，使用快手分散机进行研磨，以3000r/min的速度研磨分散1h，过滤出锆珠，制得色浆分散液。

调漆工艺：
1）取1000ml一次性烧杯按评估配方等比例准确称取丙烯酸乳液600r/min预分散。
2）取200ml一次性烧杯等比例准确称取DMEA、BCS、DPnB、去离子水，混合后缓慢添加。
3）边搅边加入等比例量的消泡剂、润湿剂、防闪锈剂及自研磨浆料600r/min分散30min后过滤待用。
4）使用岩崎w-101（1.5口径）喷枪喷涂，室温自干。

◆ 试验测试方法
按GB/T 9269-2009《涂料黏度的测定斯托默黏度计法》涂料黏度的测定斯托默黏度计法，使用广州德满亿仪器有限公司的STM-IV(B)斯托默粘度计测量体质颜料的黏度。

 

表1. 通用钢构涂料推荐配方

表2. 彩钢瓦翻新涂料推荐配方

体质颜料分散工艺：
1）取1000mL调漆罐，准确称取400g水和1g消泡剂A10
2）开启分散机以600r/min边搅拌边加入分散剂继续分散5min
3）将转速提高至1000r/min后边搅拌边加入钛白粉R996，重钙和高岭土
4）将所有颜料添加完成后将转速提升至2000r/min分散10min后用斯托墨粘度计测试对应分散剂添加量下的体系粘度值
后续每次增加0.1%同样以2000r/min分散10min后测试对应添加量。

◆ 对体质颜料降粘性测试：
按GB/T1733-1993《漆膜耐水性测定法》，使用标准(GB/T1733-1993)中浸沸水试验法，测试其耐水性。按GBT 1771—2007《色漆和清漆 漆膜耐中性盐雾性能测定》使用东莞市梵码电子科技有限公司的FM-90D盐雾机进行盐雾测试。
按表3中的配方在羟丙树脂中分散剂的耐水、耐盐雾效果评估。

 

表3. 分散配方

调漆与制板工艺工艺：
1）取两个一次性烧杯按评估配方分别准确称取350羟丙树脂200g，325氨基树脂55g，助溶剂BCS 150g，胺中和剂DMEA  10g后置于分散机600r/min预分散。
2）边搅边分别加入400g纯净水BYK-024 2g，H87 3g，科迪色浆200g。800r/min分散30min后取出待消泡后使用。
3）取一次性烧杯，准确称取98g分散好的基料，加入2g分散剂，600r/min分散30min后取出待用
4）1.5mm口径喷枪喷涂马口铁板，闪干5min，150℃烘烤10min，取出待用。

测试配方如表4所示：

 

表4. Greesol DP1100羟丙树脂测试配方

 

实验结果与讨论

◆ Greesol DP1100针对体质颜填料效果
按表1中通过体质颜料分散参考配方使用分散机进行水浆制备，过滤后控温测试分散粘度，使用斯托默粘度计对体质颜料浆料粘度进行测试判定分散剂对体质颜料的降粘效果。
如图1所示，Greesol  DP1100对体质颜料具有优异的降粘性，在低添加量情况下可以快速降低体质颜填料的粘度，其主要原因是由于Greesol DP1100具有多锚固基团结构和强离子性，可迅速电离并锚固体质颜料，因此其相较于竞品具有更加优异的降粘性能。

 

图1. Greesol DP1100与竞品针对体质颜料的降粘效果

◆ Greesol DP1100针对通用钢构涂料测试
按照通用钢构涂料推荐配方和工艺进行快手分散制备色浆分散液。
如图2所示Greesol DP1100在钢构涂料推荐配方中具有更加优异的分散能力主要表现在其高效降粘性上，同时DP1100表现出强抗浮色发花能力，主要原因是由于Greesol DP1100具有多锚固基团结构和强离子性，可迅速电离并锚固体质颜料，同时能够锚固炭黑，因此其相较于竞品具有更加优异的降粘性能和强抗浮色发花能力。

 

图2. Greesol DP1100针对钢构涂料测试

◆ Greesol DP1100针对彩钢瓦翻新涂料测试
按照彩钢瓦翻新涂料推荐配方和工艺进行快手分散制备色浆分散液。
如图3所示Greesol DP1100在钢构涂料推荐配方中具有更加优异的分散能力主要表现在其高效降粘性上，同时DP1100表现出强抗浮色发花能力，主要原因是由于Greesol DP1100具有多锚固基团结构和强离子性，可迅速电离并锚固体质颜料，同时结构中的苯环能够锚固酞青蓝，因此其相较于竞品具有更加优异的降粘性能和强抗浮色发花能力。

 

图3. Greesol DP1100针对彩钢瓦翻新涂料测试

◆ Greesol DP1100对漆膜耐水性能的影响评估
测试方法：在水性成品涂料中添加2%DP1100，调漆后制板，板面处理好后置于水浴锅中进行耐水实验，耐水240h观察板面起泡情况。

 

图4. Greesol DP1100对漆膜耐水性能的影响评估效果图

如图4所示，Greesol DP1100在成品涂料具有很好的漆膜表现，不会影响漆膜的耐水性能。其主要原因是由于Greesol DP1050 在结构设计时亲水亲油基团的比例，可以在漆膜表面形成一层疏水膜，提高了漆膜的耐水能力。

◆ Greesol DP1100对漆膜耐盐雾性能的影响评估
测试方法：在水性成品涂料中添加2%DP1100，调漆后制板并对漆膜进行划叉和封边处理后放入5%中性盐雾实验箱中进行测试，240h后取出并拨开划叉部位的漆膜，观察划叉部位腐蚀程度   

 

表5 Greesol DP1100对漆膜耐盐雾性能的影响评估

图5. Greesol DP1100对漆膜耐盐雾性能的影响评估效果图

如图5和表5所示， Greesol DP1100在成品涂料具有很好的漆膜表现，不影响漆膜耐盐雾性能。其主要原因是由于Greesol DP1100 特殊的分子结构，亲油基团能有效阻隔盐雾对基材的侵蚀。

 

结论

由于Greesol DP1100其具有多种锚固基团结构和强离子性，在润湿分散时能够起到超强的润湿分散作用，Greesol DP1100对体质颜料具有优异的降粘性，同时对炭黑，对酞青蓝及有机红同样具有优异的分散能力，该优势使得其在体质颜填料用量高的钢构涂料和彩钢瓦翻新领域，具有更广阔的应用前景。

Greesol DP1100控制亲水亲油基团的比例，因此Greesol DP1100制备成品涂料在应用测试中表现优秀，不会影响漆膜的耐水性能和耐盐雾性能。

摘要：超分散剂是现代涂料工业中获得高品质颜填料分散体不可或缺的添加剂，均匀且稳定的颜料分散状态是涂料具有优秀展色性和高光泽必要条件。分子量分布均一、分子结构可控的超分散剂成为助剂公司一直追寻的目标。本文介绍一种离子型超分散剂，其具有多种锚固基团结构和强离子性。因此，其可以通过静电和空间稳定机理对颜填料进行分散，对有机颜填料及体质颜料均具有较好的分散性和稳定性，特别适用于共研磨体系，能有效改善涂料调色过程中的浮色发花等弊病，同时其具有优异的耐水和耐盐雾性能。

 

作者：葛毅、章诚、吴建军、谈瑶，岳阳凯门水性助剂有限公司

 

来源：荣格-《涂料与油墨—中国版》

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