高濃縮水性色漿的研制

摘要：簡介了水性色漿的生產機理和特性以及分散劑的選擇。

    關鍵詞：高濃縮水性色漿；吸附；分散；絮凝

    0 前言

    顏料由于粒徑細小，比表面積大，表面自由能會促使它們以聚集狀態存在，使其在涂料中不易分散，不能充分發揮其著色能力，涂層出現浮色、發花，嚴重者會褪色、粉化。

    把顏料粉制成色漿就是通過加入分散劑等化學 助劑，浸潤到顏料粒子中去，再通過機械研磨使其在剪切力作用下，由聚集態解聚成穩定的個體粒子懸浮在分散液中。用色漿配制的涂料就能充分發揮顏料的著色能力。

   以水為分散介質，把顏料粒子分散在水中制成的顏料漿叫水性色漿。一般由顏料、分散劑、潤濕劑、消泡劑及分散介質 （ O） 組成；根據使用和貯存的需要有時也會添加一些提高性能的助劑。它無毒、無異味、不燃燒，屬綠色環保型產品。

    1 以分散型丙烯酸樹脂液為載體的水性色漿

    水性色漿主要用于配制水性涂料，如水性內、外墻涂料、彩瓦乳膠漆、木器漆、真石漆及水性印刷油墨等等。而這些乳膠漆常用乳液有：苯丙乳液、純丙 乳液、硅丙乳液、氟碳乳液，水性環氧樹脂液和水性聚酯樹脂液等。作為顏料的分散樹脂必須與以上各 種乳液都有的混容性，且對顏料粒子有親合性，能吸咐在顏料粒子表面，起到防止絮凝，防止顏料粒 子再聚集的同性電荷推斥作用以及樹脂液包裹位阻 作用。對乳膠漆成膜無不良影響。

    基于以上要求，我們選擇有一定聚合度，帶有一 定錨固基團的水溶性聚丙烯酸樹脂液作為載體。其化學組成及分子結構式如下：

 

 

疏水分子鍵在顏料粒子表面形成彈性包膜，使顏料粒子懸浮于水中不下沉。

 

是親水基團，錨固在樹脂中，在水中離解成陰離子，使聚丙烯酸樹脂液成為陰離子表面活性劑，對顏料起分散作用，解絮凝降低粘度，增加流動性。

 

顏料分散后的形態如圖 1 所示，以鐵紅 （ Fe2O3） 為例。

圖 1 分散后的形態

 

 

Fe3+ 周圍有 O-負離子吸附形成同電荷相斥，防止 Fe 3+ 聚集絮凝。外層有彈性樹脂包膜懸浮在水中產生運動位阻，可防止顏料粒子聚集和下沉，達到較好的分散效果。

 

經實驗證明，樹脂水性色漿用于配制乳膠漆時，能增加乳膠漆膜的彈性，還能提高乳膠漆對被涂物體的附著牢度。

    水性顏料漿的制備：按配比及加料順序準確稱取水、分散劑、分散樹脂液、消泡劑、顏料粉，在高速分散機上分散均勻，進入砂磨機研磨，抽樣檢測研磨 細度達標后，過濾，即為成品顏料色漿。

    2 選擇高相對分子質量超分散劑制備無樹脂水性色漿

    我們研制的水性色漿都是高色濃度的，有機顏料色含量在 45 ％ 以上，無機顏料色含量在 60 ％ ～ 70 ％。有機顏料粒子細、比重小、比表面積大，吸油值高，分散難度大，需要選擇潤濕性好的分散劑，分散劑用量也較大。無機顏料比重大，在水中自重下沉的傾向大，也需要選擇合適的分散劑，才能生產出高質量的水性色漿。

    我們在試制無樹脂水性色漿時，首先考慮的就是要選用高分子超分散劑，分散劑分子中含有較多的活性錨固基團，使其對被分散的顏料粒子達到*潤濕和吸附，包裹在顏料粒子表面的高分子彈性膜能產生更大的運動位阻，以防止顏料粒子的絮凝、下沉和分層。這對無機顏料和有機顏料都十分重要。 a 、 b 、 e 、 d 4 種分散劑對體系粘度的影響見圖 2 。

 

圖 2 分散劑的影響

 

由圖 2 可見，可選用的分散劑是 a 、 e 、 d 3 種，以 分散劑 a 的潤濕降粘效果。我們選用其中兩種 分散劑并用，以取得協同效應，使顏料漿綜合性能*。

    3 水性顏料色漿的特性

    我們生產的水性顏料色漿具有如下特性：

   （1） 高濃縮性，顏料含量高。

    （2） 粘度適中，流動性好，可以泵送。運動粘度 一 般在 5 × 10 -4～ 8 × 10-4 m2 ／ s 之間 （ 相當于涂- 4 杯 40 ～ 70 S） 。

   （3） 粒徑小，粒子大小均一。

   （4） 著色力高，展色性好。

   （5） 貯存穩定性好：高溫貯存不變質， 40 ℃ X 87 h ；低溫貯存不變質， 0 ～ 5 ℃ X 48 h ；離心機高速旋轉不沉底， 3 000 r ／ min X 3 min ；放置半年不結皮、不發脹，不增稠不 結塊。

水性色漿的品種和特性見表 1 。

表 1 水性色漿的品種和特性

 

 

    4 結語

    我們對水性色漿的研制，僅取得初步成效，隨著涂料工業的發展，新型的合成助劑大量出現，對水性色漿的制造將提供更大的幫助。