1、分散手冊(cè)介紹 獲得涂膜高亮度和高著色力的關(guān)鍵因素有顏料能否極好的分散、顏料粒子尺寸是否最優(yōu)化以及微粒分散后在配方中能否持久穩(wěn)定性這幾個(gè)方面。在涂料、油漆和油墨形成穩(wěn)定懸浮液的過(guò)程中，顏料的分散可以分為以下三個(gè)步驟：圖 1 : 分散加工過(guò)程 顏料的潤(rùn)濕： 在顏料凝聚和團(tuán)聚(群聚態(tài))的粒子表面間，空氣和水氣被樹(shù)脂溶液所替換。固/氣兩相(顏料/空氣)被轉(zhuǎn)換成固/液兩相(顏料/樹(shù)脂溶液)。 研磨級(jí)別：在機(jī)械能作用下(沖擊和剪切力)，顏料的團(tuán)聚態(tài)被打碎成較小的微粒，成為分散狀態(tài)(均勻分布) 顏料懸浮液的穩(wěn)定性：分散劑用于保持顏料分散狀態(tài)的穩(wěn)定，阻止失控的絮凝。并依據(jù)顏料表面所吸附的粘接劑種類和分子結(jié)構(gòu)，

2、促使懸浮液獲得穩(wěn)定狀態(tài)。 在選擇更高效的分散劑時(shí)，顏料的化學(xué)性質(zhì)和樹(shù)脂溶液的特性是其依賴的關(guān)鍵因素(對(duì)于油漆制造者，區(qū)分有機(jī)和無(wú)機(jī)種類是本質(zhì)要求。)。該主題在調(diào)配最優(yōu)的分散劑里有更多的討論。顏料潤(rùn)濕潤(rùn)濕階段包括在顏料表面和團(tuán)聚體內(nèi)部(水、氧、空氣和/或處理介質(zhì))用樹(shù)脂溶液替代被吸附的物質(zhì)。初始尺寸的顏料微粒在完全潤(rùn)濕后，能增強(qiáng)液體涂料的性能，這些性能強(qiáng)烈依賴于顏料微粒和粘接劑體系間的相互作用。分散劑吸附于顏料表面，促進(jìn)液體/固體界面的相互作用，并使空氣/固體界面被液體/固體界面代替。 圖 1 : 空氣和水被樹(shù)脂置換潤(rùn)濕效率主要依賴于顏料和介質(zhì)的相對(duì)表面張力，也就是混合物的粘度。吸附機(jī)理取決于顏

3、料的化學(xué)特性和所用的分散劑類型。(請(qǐng)瀏覽分散劑家族) 熱力學(xué)的考慮：自發(fā)的潤(rùn)濕作用(潤(rùn)濕固體表面)由最小化的表面自由能引起。強(qiáng)制的潤(rùn)濕作用(非潤(rùn)濕環(huán)境中)需要外部作用，當(dāng)外部作用消除后則自發(fā)的反潤(rùn)濕過(guò)程將產(chǎn)生。潤(rùn)濕的熱力學(xué)條件是液/固間的粘附力(Wa)盡可能高，對(duì)于無(wú)約束的潤(rùn)濕，至少需要高于內(nèi)聚力(Wk)的一半：Wa Wk。液體向粉末的滲透速率可以用Washburn方程式(1921)來(lái)解釋： 圖 2 :Washburn方程式h是經(jīng)過(guò)時(shí)間t的滲透深度(或高度)，- 是潤(rùn)濕液體的表面張力，-粘度， - 潤(rùn)濕角， r-毛細(xì)管半徑，C- 結(jié)構(gòu)系數(shù)，與多孔結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)， W-潤(rùn)濕能量(熱量)。使用潤(rùn)濕劑

4、和/或低粘度及表面張力的粘接劑，可加強(qiáng)分散過(guò)程的潤(rùn)濕作用。另一方面，在溶解或研磨前，顏料/粘接劑的預(yù)混將有助于完成潤(rùn)濕作用，并始終促使分散容易進(jìn)行，加速分散進(jìn)程。顏料懸浮液的穩(wěn)定總結(jié) 穩(wěn)定作用的目的是在最后一步保持顏料粒子的分離性，并且通過(guò)添加和填充作用、儲(chǔ)存及涂膜形成過(guò)程控制顏料粒子尺寸程度。產(chǎn)生絮凝的顏料懸浮液可從粒子無(wú)規(guī)律的空間排布方面進(jìn)行識(shí)別，這種現(xiàn)象致使相鄰粒子的結(jié)合。并使涂料流變性變差(體系粘度，涂料流動(dòng)性)，儲(chǔ)存性能下降(油漆中)，光學(xué)和顏色性能降低(涂料中)。 眾所周知，即使是研磨很好的顏料也不能避免喪失穩(wěn)定性，當(dāng)添加在不合適的油漆基礎(chǔ)中時(shí)，即使是具有精細(xì)微粒尺寸的顏料懸浮液的

5、穩(wěn)定也很容易遭到破壞：當(dāng)施加剪切作用時(shí)絮凝被打破，而一旦卸除剪切力則絮凝將從頭開(kāi)始。 因而，經(jīng)過(guò)研磨的顏料懸浮液形成后必需立即加入添加劑以維持穩(wěn)定，不論是打算添加使用還是做為顏料備用(染料)。 圖 1 :避免絮凝的分散劑 顏料表面處于穩(wěn)定狀態(tài)的分子，其吸附作用增進(jìn)了體系的穩(wěn)定，使得排斥力足夠，以阻止微粒通過(guò)范德華吸引力接近并引起團(tuán)聚，欲了解更多影響穩(wěn)定性的因素，請(qǐng)瀏覽膠體的穩(wěn)定。在顏料分散作用的穩(wěn)定方面有兩種重要機(jī)理： 靜電穩(wěn)定：當(dāng)顏料表面具有相同電荷的微粒相互接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生靜電穩(wěn)定作用。具有相同電荷的兩微粒有相互排斥效果。帶電微粒在庫(kù)侖排斥力作用下維持了體系的穩(wěn)定。 位阻穩(wěn)定 當(dāng)顏料固體微粒表

6、面完全覆蓋著聚合物時(shí)，一個(gè)顏料可以說(shuō)具有位阻穩(wěn)定性質(zhì)，使微粒間的接觸不可能發(fā)生。聚合物與溶劑(有機(jī)溶劑和水)之間的強(qiáng)烈作用可以阻止顏料粒子相互過(guò)分接近(絮凝作用)。 膠體的穩(wěn)定性 分散系統(tǒng)的穩(wěn)定性是微粒熱能運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，在相鄰的粒子間持續(xù)存在著吸引力和排斥力。 因擁有動(dòng)能(熱能)使得粒子做布朗運(yùn)動(dòng)，膠體微粒間不斷相互接近并發(fā)生碰撞。若該因素不加限制，微粒間將非常接近，導(dǎo)致近程范德華力足夠強(qiáng)并使微粒不可逆轉(zhuǎn)地粘結(jié)，破壞分散體系。另一方面，微粒間存在著排斥力能阻止微粒接近，分散性將長(zhǎng)期保持穩(wěn)定，且粒徑和性能沒(méi)有明顯地變化。 圖 1 : 兩微粒間的吸引/排斥作用具有膠體尺寸的微粒，相鄰間存在的足夠排斥

7、力導(dǎo)致了分散體系的存在和消亡。當(dāng)冷凍干燥相鄰微粒層時(shí)，排斥力會(huì)上升并阻礙：相鄰含水層與層外無(wú)水區(qū)之間持續(xù)的分子內(nèi)水份的交換，類似于滲透壓的變化，產(chǎn)生排斥力(見(jiàn)圖 1)。排斥力有不同的來(lái)源： 壓縮圍繞在微粒周圍的兩帶電荷層：詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn)D.L.V.O.理論， 非離子穩(wěn)定體系中的滲透壓(Derjagin, Fischer)， 在聚合物表面活性劑作用下穩(wěn)定的分散體系，其分子內(nèi)鏈段的彈性，即熵排斥力(Mackor)， 在聚合物分散劑下阻礙穩(wěn)定的形態(tài)。 實(shí)際上，僅三種穩(wěn)定的涂料體系能在水介質(zhì)中應(yīng)用： 1. 使用離子表面活性劑或化學(xué)冷凍干燥器，生成羧基、銨離子等等，詳見(jiàn)靜電穩(wěn)定作用 2. 非離子穩(wěn)定作用，非

8、離子聚合物相(或僅表面)的親液碎片與非離子表面活性劑或類似的化學(xué)改性劑一起，所擁有的吸附作用，詳見(jiàn)空間穩(wěn)定性 3. 離子與非離子聯(lián)合的穩(wěn)定作用，能廣泛應(yīng)用于乳膠、乳液和油漆科技，并針對(duì)不同的非穩(wěn)定因素，能明顯增進(jìn)高分散體系的穩(wěn)定性。 因?yàn)槲覀兡軌蛴?jì)算微粒間力，所以能通過(guò)電勢(shì)曲線(圖2)描述其分散穩(wěn)定性，微粒間吸引和排斥力所具有的勢(shì)能及綜合作用，表現(xiàn)在對(duì)微粒間距離的控制上，僅靠熱能是不可能克服微粒間的勢(shì)壘作用而破壞其距離的平衡，并因此可保持分散系統(tǒng)的穩(wěn)定。 圖 2 : 兩微粒間的勢(shì)能曲線靜電穩(wěn)定作用 在液體涂料中顏料微粒表面帶有電荷。在做為添加劑使用時(shí)，可能會(huì)使電荷量增加，并且導(dǎo)致所有的顏料微粒

9、帶上相同的電荷。 經(jīng)典的膠體科學(xué)在解釋靜電穩(wěn)定作用時(shí)，將其描述為一種雙層靜電結(jié)構(gòu)。當(dāng)顏料表面形成一種電荷后，相反電荷的帶電離子云將圍繞在其周圍。當(dāng)兩個(gè)微?？拷鼤r(shí)，電荷作用阻止其相互吸引。在這樣厚厚的電荷層的作用下，顏料微粒獲得了穩(wěn)定的狀態(tài)。 圖 1 : 靜電穩(wěn)定作用從化學(xué)角度看來(lái)，這類體系中用于分散作用的添加劑可以稱作高分子電解質(zhì)-高分子量導(dǎo)致了大量帶電荷的支鏈。 涂料工業(yè)中，除了多磷酸鹽外，大量多元羧酸常做為高分子電解質(zhì)使用。高分子電解質(zhì)吸附在顏料表面，改變了顏料微粒所帶的電荷。帶有相同電荷的顏料微粒間作用著靜電斥力，使絮凝趨勢(shì)戲劇性地降低，促使分散狀態(tài)得以穩(wěn)定。在以水為主的高電介質(zhì)媒介中，

10、靜電穩(wěn)定作用是有效的；甚至在水基涂料系統(tǒng)中，在空間穩(wěn)定作用下，或兩種作用相結(jié)合，能夠提供更佳的總體性能。位阻穩(wěn)定作用電荷穩(wěn)定作用在電荷量低的介質(zhì)中沒(méi)有效果(對(duì)于大多數(shù)有機(jī)溶劑和增塑劑)，需要位阻穩(wěn)定作用來(lái)維持分散微粒在非絮凝狀態(tài)的穩(wěn)定。 位阻穩(wěn)定作用依賴于顏料表面的一層樹(shù)脂或聚合物鏈段所擁有的吸附作用。當(dāng)顏料微粒接近時(shí)，具有吸附作用的聚合物鏈段相互混合，失去一定的自由度。從熱力學(xué)的角度來(lái)描述就是一種熵減，具有不利影響，導(dǎo)致進(jìn)一步的吸引。從另一方面考慮，隨著鏈段的混合，溶劑被排出粒子間。這會(huì)導(dǎo)致溶劑濃度不均衡，溶劑濃度均衡由滲透壓維持，滲透壓目的是迫使溶劑返回微粒間以維持微粒的分離狀態(tài)。 圖 1

11、 : 位阻穩(wěn)定作用位阻穩(wěn)定作用的基本要求是鏈段完全溶解在介質(zhì)中。這一點(diǎn)十分重要，因?yàn)檫@意味著鏈段在介質(zhì)中能自由地伸展，而擁有上述提及的自由度。這一要求常被描述為介質(zhì)性能超越的溶劑(例如一個(gè)性能相對(duì)較好的溶劑) ，以適應(yīng)聚合物鏈段需求。若鏈段未被很好地溶解，則會(huì)在顏料表面相互連接，對(duì)粒子間的吸引力所形成的阻礙非常弱。 在電位能量曲線中，聚合物分散劑產(chǎn)生的位阻斥力越大曲線下降越多，并降低總體粘度。 圖 2 : 在含有可溶性樹(shù)脂的溶劑型和水劑系統(tǒng)中，穩(wěn)定機(jī)理產(chǎn)生作用。由顏料親和基團(tuán)(極性)和樹(shù)脂相容鏈段(非極性)組成的特殊分散劑表現(xiàn)出特定的表面活性。換句話說(shuō)，它不僅穩(wěn)定顏料的分散性，還能作為潤(rùn)濕劑使

12、用。研磨進(jìn)程經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕階段，必須將顏料微粒的凝聚態(tài)及團(tuán)聚態(tài)分散開(kāi)來(lái)。通常是利用高效研磨設(shè)備的機(jī)械作用來(lái)完成。在研磨過(guò)程中，團(tuán)聚顏料內(nèi)附著力需要克服。隨著施加能量的提高，形成了更小的微粒(在樹(shù)脂溶液中接觸面積更大)。這種微粒間長(zhǎng)久接觸狀態(tài)的破壞，使顏料的團(tuán)聚結(jié)構(gòu)被打破，這一過(guò)程可通過(guò)溶解器、研磨機(jī)等來(lái)完成。 圖 1 : 顏料的分散 顏料粉末在機(jī)械剪切作用下被破碎成了單獨(dú)的微粒，因此在介質(zhì)中其表面積變得更大，同時(shí)新形成的表面使更多的添加劑需要潤(rùn)濕。 一旦被分散，原生顆粒就有重新團(tuán)聚的趨勢(shì)。這一過(guò)程稱作絮凝。從結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)看，絮凝非常類似于團(tuán)聚；只不過(guò)是用樹(shù)脂溶液代替空氣填充了顏料之間的空隙。研磨的過(guò)程

13、也可以看作抗絮凝過(guò)程。若缺乏穩(wěn)定劑，則會(huì)出現(xiàn)著色力下降、光澤減弱和流變性變化等問(wèn)題。影響穩(wěn)定的因素分散作用的喪失和中斷 膠體動(dòng)態(tài)和凝聚態(tài)的穩(wěn)定性在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和自然形態(tài)下有所不同，為了能長(zhǎng)期保持性能，同時(shí)具有動(dòng)態(tài)和凝聚態(tài)的穩(wěn)定性十分必要。動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性失去動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性意味著分散的微粒喪失其流動(dòng)性，但仍然能保持能量以阻礙微粒相互接近，避免粒子間在短時(shí)間內(nèi)形成不可逆轉(zhuǎn)的接觸。喪失動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性主要表現(xiàn)為微粒的沉積、凝結(jié)和絮凝現(xiàn)象。這些變化通常是可逆的，但是隨著時(shí)間增長(zhǎng)，這些沉積、凝結(jié)和絮凝作用將逐步導(dǎo)致凝固現(xiàn)象。凝結(jié)作用如下(分散作用的分離性遵循斯托克斯定律(很大程度上會(huì)削減分散作用)： 圖 1: V-微粒下降

14、速率，d-微粒直徑， Dp-外相與內(nèi)相的不同密度，g-重力常數(shù)，-外相的粘度。其結(jié)果表明動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性會(huì)在以下過(guò)程中得到提高： 降低粒子尺寸(通過(guò)添加更好或更多的分散劑，更強(qiáng)的剪切，等等)。 增加外相粘度(通過(guò)使用恰當(dāng)?shù)牧髯兏男詣?， 最小化兩相的密度差異(當(dāng)密度相同時(shí)，凝結(jié)現(xiàn)象則不會(huì)出現(xiàn))。圖 2 : 在分散過(guò)程中由不穩(wěn)定因素可能引起的變化溫度升高溫度能加速研磨效率，但對(duì)于當(dāng)前使用的環(huán)境友好水劑型涂料樹(shù)脂，更高的穩(wěn)定將導(dǎo)致起穩(wěn)定樹(shù)脂作用的中性胺失效。另外，溫度升高會(huì)使聚合物微粒熔化并破壞乳液中的粘接劑成分。分散劑家族介紹 涂料和油墨工業(yè)中分散劑的選擇是一個(gè)關(guān)鍵因素。配方設(shè)計(jì)師必須選擇最合適的分散

15、劑品種以適應(yīng)產(chǎn)品用途，滿足涂料、涂料體系(水基、溶劑基等)及其它添加劑的需求。分散劑的作用是增進(jìn)分散過(guò)程，確保獲得精細(xì)的粒徑，并提高顏料在樹(shù)脂溶液中的穩(wěn)定性。根據(jù)較早的研究，一個(gè)高效的分散劑具有三種主要功能：顏料的潤(rùn)濕、分散及穩(wěn)定。用于水基和溶劑基涂料的分散劑通常是不同的。 根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)，分散劑分為兩種類型： 聚合物分散劑 表面活性劑 這兩種分散劑主要的區(qū)別在于分子量、穩(wěn)定機(jī)理及降低穩(wěn)定性方面。一、聚合物分散劑1、描述 先前已介紹了聚合物分散劑通過(guò)位阻穩(wěn)定作用對(duì)油漆、涂料和油墨體系產(chǎn)生影響。結(jié)合以下兩種要求提出了兩類結(jié)構(gòu)： 1. 必須能強(qiáng)力吸附在微粒表面，擁有特殊的錨固基團(tuán)2. 分子中必須含

16、有高分子鏈段，在溶劑或樹(shù)脂溶液體系中具有位阻穩(wěn)定作用。 有多種共聚物/功能高分子的結(jié)構(gòu)可能對(duì)聚合物分散劑產(chǎn)生影響。圖1給出了六種可能的排列：圖 1 : 與微粒表面的錨固作用即可通過(guò)功能基團(tuán)(b和c)又可通過(guò)高分子鏈段(a和d-f)而產(chǎn)生。產(chǎn)生位阻穩(wěn)定作用的聚合物鏈段即可在一端(b， d，和f)又可在兩端(a，c，和e)與微粒表面發(fā)生錨固反應(yīng)。聚合物分散劑與其它類型分散劑的區(qū)別在于具有相當(dāng)高的分子量。聚合物分散劑結(jié)構(gòu)特殊，并同時(shí)受到極大的位阻限制，在大量的顏料微粒表面可形成穩(wěn)定的吸附層。當(dāng)高分子鏈段很好的溶解和適當(dāng)?shù)恼归_(kāi)時(shí)，位阻穩(wěn)定作用得到加強(qiáng)，因此它們必須與周圍的樹(shù)脂溶液很好地相容。若相容性不

17、好，則高分子鏈段會(huì)折疊，產(chǎn)生位阻效應(yīng)并使穩(wěn)定性喪失。 為了保證添加劑的功效，顏料表面的吸附作用必須是穩(wěn)定和持久的。因此顏料微粒表面的性能對(duì)于添加劑的效力十分關(guān)鍵： 顏料表面擁有高的極性，比如無(wú)機(jī)顏料具有離子的結(jié)構(gòu)，與任何分散劑產(chǎn)生吸附作用相對(duì)容易。 然而，對(duì)于具有非極性表面的顏料，比如由單獨(dú)非極性分子組成的有機(jī)顏料晶體，與常規(guī)添加劑很難產(chǎn)生吸附作用。聚合物分散劑能提供的種類繁多的錨固基團(tuán)，在與顏料的非極性表面發(fā)生錨固反應(yīng)后，能產(chǎn)生有效的吸附作用。 從傳統(tǒng)的觀點(diǎn)看來(lái)，顏料在水中的穩(wěn)定性通常會(huì)因?yàn)槲廴締?wèn)題而受到干擾，比如不同的離子、或存在不同zeta-電位的其它顏料，可引起排斥力下降并失去穩(wěn)定性。

18、位阻穩(wěn)定作用能夠避免這些問(wèn)題，使聚合物分散劑在分散所有類型的顏料時(shí)都有很好的效果，甚至是有機(jī)顏料，而使用傳統(tǒng)的潤(rùn)濕和分散劑時(shí)有機(jī)顏料的抗絮凝作用很差。2、錨固基團(tuán) 先前所討論的由分散劑分子聚合的鏈段，不論是包含了單個(gè)的鏈段還是成百上千的鏈段，并不是問(wèn)題的關(guān)鍵方面，重要的是這些分子鏈能成功的象鐵錨一樣固著在顏料表面，使顏料表面覆蓋足夠密度的鏈段，將粒子間的相互作用降至最低。如下圖所示能夠產(chǎn)生錨固作用的聚和物分散劑，可以是一個(gè)單獨(dú)的功能基團(tuán)，也可是一低聚物，或者是聚合的鏈段： 圖 1 : 分散劑分子結(jié)構(gòu)圖解研究表明，立體穩(wěn)定的鏈段僅在一端通過(guò)錨固作用連接基團(tuán)時(shí)，其效率最高。在無(wú)水狀態(tài)下，使空間穩(wěn)定

19、結(jié)構(gòu)的熵值增加，這是預(yù)料中的狀況。很明顯，連接于聚合物鏈段兩端的錨固基團(tuán)會(huì)降低鏈段運(yùn)動(dòng)的自由度，甚至導(dǎo)致該立體穩(wěn)定的鏈段與鄰近的粒子混合在一起。錨固作用過(guò)程由于顏料表面自然狀態(tài)不同，依其化學(xué)結(jié)構(gòu)，可有多種不同基團(tuán)做為高聚物分散劑與其產(chǎn)生錨固作用。這種錨固作用廣泛存在，促使高聚物分散劑與無(wú)機(jī)顏料作用，如同與具有極性表面的顏料相互作用一樣。錨固作用能通過(guò)不同的過(guò)程產(chǎn)生：通過(guò)離子或酸性/堿性基團(tuán)產(chǎn)生錨固作用，當(dāng)顏料微粒表面活性較低(例如：無(wú)機(jī)顏料)時(shí)，微粒表面帶電荷位能與分散劑的相反電荷位或功能基團(tuán)形成離子鍵。如圖2a所示，因?yàn)橛袡C(jī)溶劑通常電荷量較低，所有該作用極易發(fā)生，而電荷則不易分離。 圖 2:

20、 通過(guò)離子或酸性/堿性基團(tuán)產(chǎn)生錨固作用事實(shí)上，許多無(wú)機(jī)顏料微粒表面十分復(fù)雜，既有正電荷位又有負(fù)電荷位。因而顏料被分散劑分散時(shí)，既有帶負(fù)電荷又有帶正電荷的基團(tuán)與其發(fā)生錨固作用，通常情況也是如此，如圖2b和2c所示。 能在帶電荷或酸性/堿性表面產(chǎn)生錨固作用的功能基團(tuán)有：胺；銨和季銨基；羧酸、磺酸和磷酸基及其鹽；還有硫酸酯與磷酸酯。通過(guò)氫鍵的錨固作用， 盡管有機(jī)顏料微粒比無(wú)機(jī)的惰性強(qiáng)，比如石英，但是氫鍵的供體和受體是有可能存在的，比如酯、甲酮和chers.因此在微粒和高聚物分散劑的錨固基團(tuán)間也許能形成氫鍵。單獨(dú)的氫鍵有可能較弱。而聚合物分散劑內(nèi)包含了眾多具有氫鍵供體和受體的錨固鏈段，因此在顏料微粒與

21、分散劑間的相互作用可大大增強(qiáng)，見(jiàn)圖3圖 3: 聚合物基團(tuán)通過(guò)氫鍵產(chǎn)生的錨固作用多胺和多羥基化合物既有供體又有受體，可通過(guò)氫鍵產(chǎn)生錨固作用。聚醚能通過(guò)氫鍵受體產(chǎn)生錨固作用。通過(guò)極性基團(tuán)產(chǎn)生錨固作用有機(jī)顏料微粒表面具有極性或可極性化的基團(tuán)，類似地在高聚物分散劑中也有極性或可極性化的錨固基團(tuán)，因而錨固作用也可發(fā)生。同樣，這種相互作用通常相對(duì)較弱，但是在聚合物分散劑中，當(dāng)由多個(gè)這樣的基團(tuán)組合成一個(gè)錨固的鏈段時(shí)，則會(huì)加強(qiáng)這種相互的作用。圖 4 : 通過(guò)極性基團(tuán)產(chǎn)生的錨固作用 聚氨酯常做為極性的錨固基團(tuán)。通過(guò)不溶性高分子鏈段形成錨固作用不需離子鍵、氫鍵或極性作用，僅依靠范德華力就可以使顏料微粒表面與聚合物

22、分散劑通過(guò)錨固作用相結(jié)合。分散劑內(nèi)的聚合鏈段僅要求在介質(zhì)中不溶，見(jiàn)圖5。圖 5 : 通過(guò)不溶性高分子鏈段形成錨固作用聚氨酯錨固基團(tuán)據(jù)說(shuō)是通過(guò)該方式形成的。事實(shí)上，在實(shí)踐中很難區(qū)分這種與先前的兩種吸附過(guò)程。多數(shù)的高分子鏈段很可能是通過(guò)混合的靜電力(氫鍵和/或極性作用)和范德華力產(chǎn)生錨固作用。這些作用過(guò)程也許有一種是占主導(dǎo)地位，但大多數(shù)高效的聚合物分散劑可能會(huì)產(chǎn)生所有這三種過(guò)程，并使其影響最大化。分散劑微粒的衍生物某些有機(jī)顏料(酞青藍(lán)和二?f嗪紫是典型的例子)不會(huì)產(chǎn)生上述任何一種錨固作用。除了在較低顏料濃度的分散體系中，它們很難產(chǎn)生任何作用，該分散體系還具有緩解絮凝的趨向。解決此問(wèn)題的唯一辦法是改

23、變粒子本身的化學(xué)結(jié)構(gòu)，使其象錨固基團(tuán)一樣具有活性。二維結(jié)構(gòu)越大，分子量越高則該體系作用效果越強(qiáng)，因?yàn)殄^固基團(tuán)能非常密集地吸附在顏料微粒表面，促使微粒與錨固基團(tuán)間的范德華力達(dá)到最大。通過(guò)特別高效分散劑的作用，在銅酞青顏料分子上引入聚合物鏈段進(jìn)行改性。具有離子基團(tuán)的衍生物使顏料粒子表面有選擇地被活化，使其能與聚合物分散劑中帶電荷的錨固基團(tuán)產(chǎn)生作用。這一過(guò)程如下圖6所示。圖 6 : 增效劑3、聚合物鏈段 聚合物鏈段在自然態(tài)下對(duì)聚合物分散劑的性能要求很苛刻。如果鏈段未被有效地溶解，顏料粒子表面將相互重疊，導(dǎo)致微粒的凝聚或絮凝。同介質(zhì)保持相容的要求體現(xiàn)在任何一種涂料的整個(gè)干燥過(guò)程。若相容性被破壞，絮凝現(xiàn)

24、象將會(huì)出現(xiàn)，并導(dǎo)致表面性能下降，例如失去光澤及著色力下降，等等。 圖 1 : 聚合物分散劑的分子量必須足夠，能提供聚合物鏈段最佳的長(zhǎng)度，以克服顏料微粒間的范德華引力： 若鏈段太短，則不能產(chǎn)生足夠厚度的屏障來(lái)阻止凝聚。這意味者太低的分子量將使分散體系缺乏穩(wěn)定性并使粘度上升，著色性能下降。 若鏈段太長(zhǎng)，則會(huì)導(dǎo)致自身的折疊。太高的分子量同樣會(huì)降低性能。 理論上鏈段在分散劑介質(zhì)中應(yīng)能夠自由運(yùn)動(dòng)。就如先前所提到的：錨固基團(tuán)僅吸附在鏈段的一端，則立體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性表現(xiàn)最佳。最后，為獲得極佳的涂料表面特性及涂層性能，該聚合物必需與涂料樹(shù)脂完全相容，這樣在溶劑揮發(fā)后樹(shù)脂就能形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。立體穩(wěn)定鏈段的化學(xué)性質(zhì)為了滿足良好的相容性要求，在聚合物分散劑系列中可以利用幾種不同的聚合物鏈段，有效地覆蓋了多種不同的溶劑。 例如，小范圍的溶劑從非極性的脂肪族碳?xì)浠衔锏骄凭?水溶劑，包括了： 聚異丁烯 聚酯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚環(huán)氧乙烷 聚合物分散劑的用量是需要考慮的重要參數(shù)。許多表面涂料體系能適應(yīng)低劑量的添加劑，但添加量過(guò)多時(shí)會(huì)有問(wèn)題出現(xiàn)。某些體系特別能適應(yīng)聚合物分散劑的