超分散剂在颜料分散中的应用

超分散剂又名超级分散剂，一种特殊的表面活性剂，分子结构含有两个在溶解性和极性上相对的基团，其中一个是较短的极性基，称为亲水基，其分子结构特点使其很容易定向排列在物质表面或两相界面上，降低界面张力，对水性分散体系有很好的分散效果。

用于水性体系颜料分散的分散剂可以分为三类：

无机分散剂，如聚磷酸酯，硅酸盐等；有机小分子分散剂，如烷基聚醚或磷酸盐类的阴离子型表面活性剂；超分散剂，如聚丙烯酸钠盐，丙烯酸-（甲基）丙烯酸共聚物等。传统分散剂其分子结构存在某些局限性：亲水基团在极性较低或非极性的颗粒表面结合不牢靠，易解吸而导致分散后离子的重新絮凝；亲油基团不具备足够的碳链长度（一般不超过18个碳原子），不能在非水性分散体系中产生足够多的空间位阻效应起到稳定作用。为了克服传统分散剂在非水分散体系中的局限性，开发了一类新型的超分散剂，对非水体系有独特的分散效果，它的主要特点是：快速充分地润湿颗粒，缩短达到合格颗粒细度的研磨时间；可大幅度提高研磨基料中的固体颗粒含量，节省加工设备与加工能耗；分散均匀，稳定性好，从而使分散体系的最终使用性能显著提高。常用于水性体系颜料分散的两类超分散剂为聚电解质超分散剂和非离子型超分散剂，他们的结构为无规共聚物，接枝聚合物和嵌段共聚物等。

超分散剂的结构由两部分组成：

锚固基团：常见的有-R2N、-R3N+、-COOH、-COO-、-SO3H、-SO2-、-PO42-.多元胺、多元醇及聚醚等，它们可通过多种键能的相互作用在颗粒表面形成多点锚固，提高了吸附牢度，不易解吸；溶剂化链：常见的有聚酯、聚醚、聚烯烃及聚丙烯酸酯等，按极性大小可分为三种：低极性聚烯烃链；中等极性的聚酯链或聚丙烯酸酯链等；强极性的聚醚链。

在极性匹配的分散介质中，溶剂化链与分散介质具有良好的相容性，在分散介质中采取比较伸展的构象，在固体颗粒表面形成足够厚度的保护层。     

超分散剂的选用主要考虑两个因素：

一是颜料粒子的表面性质。如表面极性，表面酸碱性，表面官能团等。

（1）对表面极性较强的大部分无机颜料及部分有机颜料，选用可通过偶极-偶极作用，氢键作用或离子键作用形成单点锚固官能团的超分散剂。

（2）对低极性表面的大部分有机颜料及部分无机颜料，选用含多点锚固官能团的超分散剂，通过多点锚固以增强总的吸附牢度。有机颜料多使用超分散剂，使用时首先要注意树脂与分散剂的相容性，相容性不好的超分散剂的伸展链是卷曲的，吸附层薄，空间位阻效应差。

（3）一般锚固基团是氨基的超分散剂对酸性颜料效果比较有效，锚固基团是酸基的对碱性颜料效果比较有效。

二是分散介质的极性及其对超分散剂溶剂化链段的溶解性。每种颜料的分散效率都是颜料，树脂溶液，助剂三者作用的结果，溶剂作用也很大，主要是分散介质，对颜料的运势和分散式起到间接作用的。为使超分散剂对颜料粒子在水溶液的分散具有足够的空间稳定作用，应使其溶剂化链段在介质中取得足够伸展的构象。为此应选择与水溶液具有很好相容性的溶剂化链。

超分散剂的鉴别

超分散剂由于具有更好的分散活性。在同样的加工粘度下，可以大幅度提高浆料中的颜料含量，进而提高加工效率，或者在相同颜料含量下，浆料具有更低的粘度。仅从这一特性，也可以区分高分子分散剂和低分子分散剂。特别是用难以分散的炭黑做实验，很容易区别开来。一般低分子分散剂在高含量的炭黑分散中很难起到效果，润湿不够，进而造成颜料不能很好的分散，浆料粘度过高。而使用超分散剂就能很好的解决这个问题。

超分散剂具有更好的储存稳定性。用超分散剂生产的色浆具有良好的储存稳定性，可以长期储存，低分子分散剂制备的色浆往往稳定性差，特别是用冷热循环条件试验，低分子分散剂制备的色浆很容易反粗或是絮凝。

超分散剂都有类似树脂的特性，其分子量达到甚至是超过了涂料树脂。根据这一点，可以很方便的鉴别。取适量分散剂，置于烘箱中烘干，如果得到的残留物是固体的树脂膜，则为高分子分散剂。需要注意的是，标准概念的超分散剂烘干后是淡黄色或者黄色的树脂膜，如果残留物是透明脆性的树脂膜，这只能算是改性的丙烯酸树脂，虽然具有一定的分散效果，但是仍然不能称之为高分子分散剂。

超分散剂的应用

为获得最佳分散效果，超分散剂的应用很关键。在加料顺序上，如果是无机颜料，在极性含活性官能团的树脂中可在树脂前后添加，影响不是很大，因起作用的主要是树脂，若无活性树脂，使用超分散剂最好是先加颜料，再加分散剂，最后加树脂。

分散剂添加量一般根据颜料表面的特性，尤其是酸碱性，比表面积的大小和形状来设定超分散剂的添加量，通常以其在颜料粒子表面形成致密的单分子吸附层为最佳值，过多会提高成本，影响产品质量，过少则达不到分散效果。每种颜料在一个特定的分散体系中都存在一个最佳的浓度值，这个最佳值与颜料的比表面积，吸油量，浆料细度，砂磨时间和砂磨树脂的特性有关，所以使用量一定要适宜，需反复多次试验筛选而定。