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空間位阻分散劑的穩(wěn)定機(jī)制和作用

作者：精顏化工日期： 2024-11-27 文字大小：大中小

顏料和填料都是由固體顆粒組成的，是油漆的重要原材料。在油漆生產(chǎn)過(guò)程中，這些粉狀材料需要被潤(rùn)濕、分散并穩(wěn)定化。分散在液體中的固體顆粒由于顆粒之間的范德華力傾向于自發(fā)地聚集在一起，這種自發(fā)且不希望發(fā)生的現(xiàn)象稱為絮凝。

通過(guò)使用合適類型和適量的分散劑可以確保膠體穩(wěn)定性，即防止絮凝。合適的分散劑能夠確保固體顆粒互相排斥。吸附在固體顆粒表面的分散劑分子提供的排斥力必須強(qiáng)于吸引的范德華力。

有兩種機(jī)制可以防止絮凝：空間位阻穩(wěn)定和靜電穩(wěn)定。本文將討論空間位阻穩(wěn)定。

空間位阻穩(wěn)定

當(dāng)所有固體顆粒都被溶解在顆粒周圍的液體中的聚合物尾部覆蓋時(shí)，通過(guò)空間穩(wěn)定來(lái)防止絮凝，即所謂的連續(xù)相。例如，在水性涂料中，尾部必須是水溶性的，以提供空間穩(wěn)定性。

當(dāng)顆粒相互接近時(shí)，顆粒之間區(qū)域中可溶尾部的濃度會(huì)上升。從能量的角度來(lái)看，這是不利的。系統(tǒng)通過(guò)稀釋尾部做出反應(yīng)：溶劑分子（或水基系統(tǒng)中的水分子）流向顆粒之間的區(qū)域。這種滲透流的結(jié)果是顆粒彼此遠(yuǎn)離。顆粒的相互排斥由聚合物尾部在液體中的溶解度決定。空間穩(wěn)定原理既可用于溶劑型體系，也可用于水基體系。

聚合物分散劑

提供空間位阻分散劑穩(wěn)定的是由兩個(gè)功能部分組成的聚合物分子。錨定塊必須確保分子吸附在顆粒表面。其次，至少有一個(gè)可溶尾部連接到錨定塊上。尾部必須具有一定的最小長(zhǎng)度，并且顆粒周圍層中的尾部濃度必須足夠高，以產(chǎn)生所需的滲透效應(yīng)。

例如巴斯夫分散劑4310，這是一種利用可控自由基聚合反應(yīng)(CFRP)技術(shù)制備的丙烯酸嵌段共聚物分散劑，用于溶劑型體系中穩(wěn)定各種有機(jī)和無(wú)機(jī)顏料和填料的分散劑，防止其絮凝。Efka® PX 4310是一種高分子量的梳狀分散劑，具有多個(gè)錨定基團(tuán)，也稱為“顏料親和基團(tuán)”。梳狀的錨定基團(tuán)排列可以在各種固體顆粒表面獲得強(qiáng)吸附，從而改善了穩(wěn)定性。

空間位阻分散劑穩(wěn)定的關(guān)鍵方面

當(dāng)添加劑具有空間位阻穩(wěn)定性時(shí)，需要相對(duì)較高劑量的聚合物分散劑。這是因?yàn)轭w粒的固體表面的很大一部分必須被聚合物覆蓋。否則，顆粒周圍層中可溶性尾部的濃度太低，無(wú)法產(chǎn)生滲透效應(yīng)。根據(jù)顆粒的固體表面積量（分散劑負(fù)荷）計(jì)算的分散劑劑量，對(duì)于提供空間穩(wěn)定的分散劑，比提供靜電穩(wěn)定的分散劑要高得多。

與靜電穩(wěn)定相比，空間穩(wěn)定的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它對(duì)pH值變化和鹽的存在敏感性較低。這在水性系統(tǒng)中非常重要。

在溶劑型體系中，很難給顆粒帶來(lái)靜電荷。因此，空間位阻穩(wěn)定是溶劑型體系中使用的主要機(jī)制。

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