【经验分享】--色浆制备之颜料比表面积对分散剂选择的影响
在色浆分散制备会发现有机颜料的分散剂添加量高于无机颜料的。小编刚接触色浆时,就对此有着疑问。随着接触的越来越多,就慢慢明白了其中的奥秘。先来看一下几种颜料的比表面积、粒径及吸收量数据。
颜料 | 粒径(nm) | 比表面积(m2/g) | 吸油量(g/100g) |
炭黑 哥伦比亚 Raven5000ultra | 8 | 583 | 95 DBP |
炭黑 卡博特 monarch 1300 | 13 | 560 | 121 DBP |
炭黑 哥伦比亚 Raven 1500 | 17 | 180 | 60DBP |
炭黑 卡博特 monarch 120 | 60 | 30 | 65 |
炭黑 德固萨 特黑100 | 50 | 30 | 93 |
钛白粉 杜邦Ti-pure R-706 | 260 | 13 | |
氧化铁红 拜耳 Bayferrox 4100 | 100 | 22 | |
酞青蓝 巴斯夫 FR7072 | 62 | 35 |
有没有发现有机颜料的比表面积是无机颜料的几倍,甚至更高。可能有人说炭黑是无机颜料。是吗?其实在色浆制备中炭黑一直认为有机颜料。测试分散剂对有机颜料的分散性时,通常测试炭黑来作为参考。颜料是以聚集体形式存在,这样以减少聚集态表面积。这也是一种向低能态转变的过程。而分散剂的作用,就是通过在颜料表面形成吸附层,从而阻止这种聚集发生。有人会认为色浆研磨时间越长,色浆的细度越好。其实这种想法错误的。因为研磨是破坏聚集体,使分散剂在颜料表面吸附。当聚集体完全破坏到原始粒径,研磨时间再长也是浪费资源。分散剂在颜料表面的吸附,成为分散工艺的物理基础。颜料的比表面积越大,需要的分散剂就越多。颜料的粒径越小,就会产生巨大比表面积,高色素炭黑就是比表面积非常大。现在就能够理解,为什么有机颜料和炭黑的分散剂添加量是无机颜料的几倍。
在测试一些品牌公司推荐的新分散剂时,他们会给一个推荐用量。但是就我个人的经验而言,通常这些推荐量不可信,只能作为参考。一般测试时会在推荐量上提高用量进行测试。如果可行,再减少助剂量。如果助剂使用量不当,会出现一些色漆问题,如浮色、返粗等问题。
通常一些书籍上会这样介绍:按照分散剂有效活性物对100份颜料来计算,大致来说,钛白粉用量最少,2%左右。氧化铁等无机颜料则高一倍,达到5%以上。普通有机颜料和普通色素炭黑又比无机颜料高约2倍,达到15%左右。高色素碳黑又比有机颜料高约2倍,则达到50%级别。我只想说,仅供参考。就高色素炭黑而言,如果一个分散剂要添加50%以上,成本要提高很多。如今的竞争环境下,有几个企业会用高添加量的高价助剂呢?这些问题其实是很多助剂厂家没有进行详细的颜料分散实验,只能说助剂企业仍需努力啊!
在实践中,还会遇到这样的问题:资料书籍介绍我们选用助剂时要在意颜料的路易士酸碱性,比如酸性炭黑,碱性炭黑等。但是事实上,这些没有太多指导意义。好的分散剂,即使是呈化学中性,也能够分散各种炭黑。还有钛白粉和无机颜料分散剂,实践证实也不一定必须使用酸性基团。中性的分散剂照样能很好的分散颜料,而且还能避免酸性基团对涂膜等的副作用。在实际制备中,把颜料看作是惰性的颗粒,主要考虑其粒径和比表面积。这样就能制备出很好的色浆产品。
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