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【万化-化工小知识】表面活性剂中的超级分散剂

2025-12-18 08:54:25 19次浏览

 一、突破传统:超级分散剂的诞生背景 

传统分散剂,无论是无机类(如聚磷酸酯、硅酸盐),还是有机小分子(如烷基聚醚或磷酸盐类阴离子表面活性剂),在分子结构上存在固有缺陷。

其亲水基团在低极性或非极性颜料表面的吸附稳定性差,易解吸导致分散体系重新絮凝;亲油基团碳链较短(通常不超过18个碳原子),在非水介质中难以构建足够的空间位阻屏障,无法长效维持颜料粒子的分散状态。

为攻克这些行业痛点,超级分散剂应运而生,它从根本上改变了颜料分散的技术格局。


  二、核心作用机制:锚固与空间位阻协同 

(一)锚固基团:强力“锚点”,稳固吸附 

超级分散剂的锚固基团种类繁多,包括 -R₂N、-R₃N⁺、-COOH、-COO⁻、-SO₃H、-SO₂⁻、-PO₄²⁻、多元胺、多元醇及聚醚等。这些基团能通过离子键、氢键、π-π 堆积或配位键等多种作用方式,在颜料表面形成单点或多点锚固。

以炭黑等低极性有机颜料为例,含多个胺基的锚固基团可通过多点吸附,显著增强与颜料表面的结合力,防止分散剂脱附,为分散稳定性奠定基础。 

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(二)溶剂化链:构建空间位阻,阻隔团聚

 溶剂化链部分,常见的有聚酯、聚醚、聚烯烃及聚丙烯酸酯等。

依据极性不同,可分为低极性聚烯烃链、中等极性聚酯/聚丙烯酸酯链和强极性聚醚链。

在与分散介质极性匹配的体系中,溶剂化链充分伸展,在颜料粒子周围形成厚度可达10 - 20nm的立体屏障。

例如,在水性体系中,强极性聚醚链溶剂化链能与水分子形成氢键,保持伸展构象,有效阻止颜料粒子因范德华力相互靠近,实现长期稳定分散。

 三、结构多样性:适配多元应用场景 

常用于水性体系颜料分散的超级分散剂主要有聚电解质超分散剂和非离子型超分散剂,其结构涵盖无规共聚物、接枝聚合物和嵌段共聚物等。不同结构赋予了超级分散剂独特的性能优势:

 无规共聚物:

合成工艺相对简单,可通过调节单体比例,灵活调整锚固基团与溶剂化链的比例,适用于多种颜料体系的初步分散。

接枝聚合物:

通过将具有特定功能的支链接枝到主链上,能*控制锚固基团的分布和溶剂化链的长度,对复杂颜料体系(如有机 - 无机复合颜料)具有出色的分散效果。


嵌段共聚物:

不同嵌段分别承担锚固和溶剂化功能,在颜料表面形成规整的吸附层,空间位阻效应显著,尤其适用于高浓度颜料分散体系,可有效降低体系粘度,提高颜料填充量。


 四、科学选用:基于颜料与介质的*匹配

 (一)颜料表面性质导向

 1. 高极性颜料:

多数无机颜料及部分表面极性较强的有机颜料,宜选用可通过偶极 - 偶极作用、氢键或离子键形成单点锚固的超级分散剂。例如,对于表面富含羟基的钛白粉,含羧基的超级分散剂可通过氢键实现高效锚固。

 2. 低极性颜料:

针对大部分有机颜料及部分非极性无机颜料,含多点锚固官能团的超级分散剂更为合适。如在喹吖啶酮等有机颜料分散中,多元胺类多点锚固分散剂能大幅提升吸附牢度。 

3. 酸碱性适配:

一般而言,锚固基团为氨基的超级分散剂对酸性颜料(如酞菁蓝)效果突出;锚固基团为酸基的则对碱性颜料(如氧化铁红)表现更佳。


 (二)分散介质考量 

分散介质的极性及对溶剂化链的溶解性是关键因素。在水性体系中,需选择溶剂化链与水相容性良好的超级分散剂,如聚醚型超分散剂;在非水体系(如醇酸树脂体系)中,中等极性的聚酯链或聚丙烯酸酯链溶剂化链的超分散剂能更好地适配,确保在不同介质中均能形成稳定的分散体系。


五、鉴别方法:多维度区分,确保品质 

(一)分散性能测试 

超级分散剂具有显著的分散活性。在相同加工粘度下,可大幅提高浆料中的颜料含量,提升加工效率;或在相同颜料含量时,显著降低浆料粘度。以炭黑分散为例,传统低分子分散剂在高含量炭黑体系中易出现润湿不足、分散不均、浆料粘度过高的问题,而超级分散剂能有效克服这些难题,实现高固含、低粘度的稳定分散。


(二)储存稳定性评估

 用超级分散剂制备的色浆具有优异的储存稳定性,经长期储存及冷热循环试验,仍能保持良好的分散状态,不易出现反粗或絮凝现象。相比之下,低分子分散剂制备的色浆稳定性较差,在储存过程中易发生团聚。 


 (三)分子量及外观鉴别 

超级分散剂分子量较高,具有类似树脂的特性。通过烘干测试,若残留物为淡黄色或黄色的固体树脂膜,则大概率为超级分散剂;若残留物为透明脆性树脂膜,则可能为改性丙烯酸树脂,虽有一定分散效果,但不属于标准的超级分散剂范畴。


六、应用要点:

细节决定成败  

(一)加料顺序优化 

无机颜料与活性树脂体系:

在极性含活性官能团的树脂体系中,添加无机颜料时,超级分散剂在树脂前后添加对分散效果影响较小,因为树脂自身可参与锚固作用。 

无活性树脂体系:

若无活性树脂,应先加入颜料,使分散剂充分吸附在颜料表面,形成初步锚固,再加入分散剂,*添加树脂,以确保分散剂发挥*效能。


(二)添加量*调控 

分散剂添加量需依据颜料表面特性(酸碱性、比表面积、形状)精确设定。

理想状态是在颜料粒子表面形成致密的单分子吸附层。添加过多,不仅增加成本,还可能影响产品性能;添加过少,则无法实现有效分散。不同颜料在特定分散体系中的*添加量需通过反复实验确定,综合考虑颜料比表面积、吸油量、浆料细度、砂磨时间及砂磨树脂特性等因素。 

 超级分散剂以其独特的分子设计、强大的分散性能和广泛的应用适应性,成为颜料分散领域不可或缺的关键助剂。

⚠️ 重要安全提示: 本文旨在科普化学原理。请勿在家尝试!

⚠️非专业建议本文内容不构成任何化学、医疗或健康建议。如您有任何相关问题,请咨询相关领域的专业人士。

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