帝添科技开展（上海）有限公司 分离剂手艺分享 分离原理
1.分离手艺
有色油漆的消费时，好的分离量量是此中一个最困难的因素。 分离过程包罗将枯燥颜料转换成颜料分离体,而颜料分离体必需是分离完全的和足够不变的,以实现最末的色彩性能和不变性。 那是一个复杂过程，此中有树脂、颜料、溶剂，分离剂的利用在那饰演一个重要角色。
2.分离过程
带有高饱和度和着色力的高量量涂料的特征是优良的颜料分离，更优化颜料粒径和持久不变性。
在液体涂猜中，颜料的分离过程可分为三个过程：
图1 分离过程
颜料润湿： 笼盖颜料的空气和湿气被树脂溶液所代替。 固/气界面(颜料或空气)被转换成一个固/液界面(颜料或树脂溶液)。
研磨阶段：通过高剪切力的颜料结块被合成成更小的单元，更好是初级粒子。
不变：通过火散剂不变的颜料分离体，以避免构成不受掌握的絮凝。通过使树脂吸附在颜料外表而构成悬浮不变。
2.1润湿阶段
潮湿步调包罗用树脂溶液代替笼盖颜料的空气和湿气。
通过颜料粒子与树脂的互动来润湿颜料的原始颗粒从而加强液体涂料的性能。分离剂，通过吸附在颜料外表，搀扶帮助液／固外表的互动而且代替气／固外表。
润湿的效率次要取决于颜料和介量的相对外表张力及其粘度。吸附的机理次要取决于颜料的化学特征和分离剂的品种。
2.2 研磨阶段
润湿阶段之后，就必需往聚集和往颜料颗粒结块。那凡是是通过高剪切研磨设备供给机械感化。
在研磨阶段，必需征服内部凝聚力的结块。通过剪切使系统产生更小的粒子，通过如研磨机等的剪切力感化来毁坏颜料的附聚体。
颜料通过机械剪切被合成成独立的微粒，招致与载体接触的外表积更高，因而需要较大数量的添加剂来潮湿其外表. 一旦分离，初级粒子有一种倾向，从头凝聚。那个过程被称为絮凝。
在研磨过程能够被看做是往絮凝过程。欠缺不变会招致如着色力降低，光泽度下降，并可能改动流变性。
2.3颜料分离体的不变
颜料分离体在配漆后的贮存阶段或在利用和涂膜构成时，都应该连结不变。
不变是通过吸附在颜料外表的不变分子，使粒子具有排斥力足以阻遏其他粒子太接近接引起凝聚。
两种不变颜料分离的次要机造描述：
1. 静电不变只在水性系统感化。 当有二个不异电荷的微粒接近时会招致一个排斥的感化。 由此产生的库伦相斥力的带电粒子使系统连结不变。
图2 电荷相斥
2.一个更强大的能用于水性和溶剂型系统系统的是颜料空间位阻不变(固体颗粒的外表完全被聚合物笼盖)使粒子对粒子的接触变不成能。聚合物和溶剂之间的强彼此感化(有机溶液或水)避免聚合物互相密切的接触(絮凝)。
图3 空间位阻
图4 不变机造
空间位阻不变取决于吸附在颜料外表的树脂层或聚合物段。其底子要求是，聚合物链段被足够化解。那是重要的，因为那意味着聚合物链段将是自在延伸到此中。在聚合物链段化解欠好的系统中，聚合物链段倾向在颜料的外表彼此紧挨着，其排斥力不敷以征服颗粒间的吸引力，会招致絮凝。
3. 分离剂家族
在涂料和油墨行业，分离剂的抉择是一个关键问题。设想者要综合考虑其涂料的最末利用，涂料的系统（水性，溶剂型）和其他添加剂的关系来找到最适宜的产物。
分离剂的感化是加强分离过程，确保细颗粒大小，以不变在树脂溶液中的颜料。如前所述，一个有效的分离剂起三个次要功用：颜料润湿，分离，不变。分离剂一般分为水性涂料用和溶剂型涂料用。
根据化学构造能够分为分离剂为以下两个类型：高分子分离剂和外表活性剂。那两类分离剂次要区别在于分子量，不变的机造和存储的不变性。
3.1高分子分离剂
高分子分离剂是以空间位阻不变机造来不变油漆，涂料和油墨系统。
他们必需有特殊的锚定基团可以强烈地吸附到颗粒外表，而且必需包罗能为所需的溶剂或树脂溶液体供给空间位阻不变的高分子链段。
图5 分离剂的品种
高分子分离剂以相当高的分子量来区分本身与其他类型的分离剂。
因为其构造特征，高分子分离剂势必同时吸附在颜料外表的多个点，构成耐久的吸附层。抱负的空间位阻不变是以高分子链的优良被化解和恰当地伸展来实现，因而他们必需与四周树脂溶液高度兼容。假设那兼容性被障碍，形成高分子链的空间位阻瓦解以及使得不变丧失。为了使添加剂更有效, 要求其吸附颜料外表的才能必需是耐久和永久的。因而颜料粒子的外表性量关系到添加剂的成效。具有较高的外表极性的颜料，如无机颜料是离子键构造，是比力随便吸附各类分离剂。
然而，关于非极性外表的颜料，若有机颜料的晶体是由非极性的个别分子构成，是很难与传统的添加剂获得一个恰当的吸附。宽广范畴的锚定基团之高分子分离剂对非极性外表的颜料供给十分有效的锚定。
在水中不变颜料的传统办法，不变电荷往往被杂量所骚乱，如等离子，或存在其他差别贝塔电位的颜料。那招致了毁坏性影响，形成排斥力的削减。空间位阻不变可制止此问题。使高分子分离剂十分适用于所有类型颜料的分离，包罗有机颜料，那些用传统的润湿剂和分离剂是很难避免絮凝的。
3.1.1 空间位阻链段
聚合物链段的特征对聚合物分离剂的性能至关重要。假设其链段不克不及完全化解，则在颜料外表瓦解从而引起颗粒聚集或絮凝，招致失光，着色力降低等。
聚合物分离剂的分子量要能供给足够长的链段来征服范得华力。
假设链段太短，则不克不及供给足够厚的壁垒来避免絮凝。那就意为着太小的分子量会招致分离体的不不变并会招致粘度上升和着色力降低。
假设链段太长，则它们会有折反的趋向。那意为着太大的分子量会招致性能的降低。抱负的链段应该能够在系统中自在挪动。如前所述，一端带有锚定基团的链段展现更佳的空间位阻。
最初，为了获得更好的涂料性能，聚合物分离剂必需与涂料树脂系统完全相溶，即使在溶剂挥发和树脂交联阶段。
3.1.2 锚定基团
因为颜料外表的性量差别，根据其化学类型，许多差别的化学基团可做为高分子分离剂的锚定基团。高分子分离剂的锚定基团普遍的可能性，使得它对无机颜料和极性颜料分离好。现实锚定感化能够透过多种机造。
（1）锚定感化通过离子或酸性/碱性基团
当颜料颗粒具有相对活泼的外表（如：无机颜料），它有可能构成离子对键,一边是颜料粒子外表带电位, 另一边是分离剂上带反电荷的原子或官能团。它的情状展现在图6a并且是有效的，因为有机溶剂凡是具有较低的介电常数，倒霉于电荷别离。
图6 离子或酸性/碱性基团机造
事实上，许多无机颜料粒子外表相本地不平均，既有正电荷和负电荷的部门。因而普及地发现，能够利用带正电荷或负电荷的锚定基团的高分子分离剂能更好的分离颜料。如图6b和6c所示。
可被用来锚定聚合物链于带电的或酸性/碱性外表的例子包罗胺;铵和季铵基团;
羧酸，磺酸，磷酸，酸性基团及其盐类，以及硫酸和磷酸酯基团。
（2） 錨定感化通过氢键基团
固然大大都有机颜料和一些相对惰性的无机颜料（如石英）在其外表没有电荷，但他们可能有氢键供体或受体基团，如酯类，酮类和醚类。因而在颜料和聚合物分离剂的锚定基团间可能构成氢键。即便个别氢键力较弱。但假设聚合物分离剂含有许多氢键供体和受体,仍是会在颜料粒子和分离剂间产生一个强的彼此感化。
图7 氢键感化机造
多胺和多元醇均可被用来通过氢键感化来锚定颜料，其可能是氢键供体或受体。聚醚可被用来通过氢键承受体锚定颜料。
（3） 锚定感化通过极性基团
有机颜料外表的极性基团与聚合物分离剂锚定端的极性基团之间会产生彼此感化。同样，那些彼此感化往往是相对较弱，但一个高分子分离剂拥有多个如许的基团会强烈的彼此感化。
聚氨酯是常用的极性锚定基团
图8 机性基团机造
3.2外表活性剂分离剂
外表活性剂是传统的低分子量分离剂。外表活性剂分子可降低颜料和树脂溶液之间的外表张力。
那种外表活性的产生是因为外表活性剂构造包罗两组差别的可溶性或极性基团。
在水性系统中，极性基团被称为亲水基，非极性基团被称为如疏水基或亲油基。在非水系统中，极性基团被称为疏油性和非极性基团被称为的亲油性。外表活性剂按其化学构造，更详细地说，按极性基团分为：阴离子，阳离子，电中性和非离子型（见图1）。
图9 按机性基团分类外表活性剂
同高分子分离剂，其有效性取决于：
●颜料外表吸附的极性基团，锚定基团能够是氨基，羧基，磺酸，磷酸或其盐类。
●在粒子四周介量中的非极性链的表示。那部门的分子（脂肪族或脂肪族 – 芳香族段）必需与树脂系统高度兼容。
外表活性剂类分离剂的不变机造是电荷位阻：极性基团构成的双电层围绕颜料粒子。因为布朗运动，在液体介量中颜料粒子经常彼此碰碰，因而在调漆阶段有再絮凝的强烈倾向。
因为其化学构造（如：低分子量）和电荷位阻的不变，外表活性剂可能会招致以下缺陷
●水灵敏性：外表活性剂一般对涂层有水灵敏性的倾向，使它们不适用于在户外利用。
●泡沫的构成：在涂层中许多外表活性剂会产生泡沫而招致的外表缺陷（如鱼眼，缩孔）。假设泡沫呈现在研磨阶段，也会形成消费才能的缺失。
●影响层间附出力
在过往几年外表活化剂已开展至尽量削减那些缺陷，并供给其他一些优势给最初的油漆如消泡/脱泡或是困难的基材潮湿。
4.分离剂的用量
抉择最适宜的分离剂凡是是很困难的，它们的用量也需要特殊的批示。
分离剂的抉择也与颜料的外表特征有关。颜料外表的极性也会随有机颜料（非极性）到无机颜料（极性）而差别，那意为着分离剂的锚定基团的抉择关于更佳的吸附也很重要。抉择阴离子的锚定基团对无机颜料比力好，而抉择阳离子的锚定基团对有机颜料更适宜。
颜料的外表积也决定分离剂的用量。总的来说，假设用量太少，则达不到更佳效果。假设用量太多，则空间位阻的厚度会因为过火拥挤而降低，反而达不到更佳效果。
图10 分离剂的添加量
凡是，更佳的适宜用量范畴：每平方米的颜料外表积利用2－2.5mg的聚合物分离剂。
应根据2-2.5mg/m2聚合物用量程度四周做梯状评估。色浆粘度的丈量能够为抉择更佳量的更低值供给根据，固然它也能够通过丈量光泽或色彩强度，来展现一个更佳剂量的更大值。
好比：酞菁蓝颜料的外表积为 50 m2/g
那么，一个典型的剂量是：
•酞菁蓝颜料30.0（即：10％活性分离剂对颜料重量）
•高分子分离剂：3.0