[发明专利]一种水性颜料色浆用超分散剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纺织助剂领域，具体涉及一种水性颜料色浆用超分散剂及其制备方 法。

背景技术

传统分散剂的分子结构存在局限性：亲油基团不具备足够的碳链长度(一般不超 过18个碳原子)，不能在极性较高或极性的颗粒表面结合牢靠，易解吸而导致分散后离子的 重新絮凝；亲水基团较少，不能在水性分散体系中产生足够多的空间位阻效应以起到稳定 作用。为了克服传统分散剂在水相分散体系中的局限性，开发了一类新型的超分散剂，对水 体系有独特的分散效果，它的主要特点是：快速充分地吸附在颗粒表面并且在颗粒表面形 成一层水化膜，缩短达到合格颗粒细度的研磨时间；可大幅度提高研磨基料中的固体颗粒 含量，节省加工设备，减少加工能耗，分散均匀，稳定性好，从而使分散体系的最终使用性能 显著提高。

超分散剂又称超级分散剂，是一种特殊的表面活性剂，分子结构含有两个在溶解 性和极性上相对的基团，其中一个是较短的极性基，称为亲水基，其分子结构特点使其很容 易定向排列在物质表面或两相界面上，降低界面张力，对水性分散体系有很好的分散效果。

超分散剂克服了传统分散剂在水分散体系中的局限性，与传统分散剂相比，有以 下特点：

(1)在颗粒表面形成多点锚固，提高了吸附牢度，不易解吸；

(2)溶剂化链比传统分散剂亲水基团多，可起到有效的空间稳定性；

(3)形成极弱的胶囊，易于活动，能迅速移向颗粒表面，起到润湿保护作用。

超分散剂作用机理包括锚固机理和溶剂化机理两部分：

锚固机理：①对具有强极性表面的无机颗粒，如钛白、氧化铁或铅铬酸盐等，超分 散剂只需要单个锚固基团，此基团可与颗粒表面的强极性基团以离子对的形式结合起来， 形成“单点锚固”；②对弱极性表面的有机颗粒，如有机颜料和部分无机颜料，一般是用多个 锚固基团的超分散剂，这些锚固基团可以通过偶极力和疏水键作用在颗粒表面形成“多点 锚固”。

溶剂化机理：超分散剂的另一部分为溶剂化聚合链(聚醚连段)或亲水性官能团， 聚合链的长短和亲水性官能团是影响超分散剂分散性能的一个重要因素。聚合链长度过短 时，立体上效应不明显，不能产生足够的空间位阻；如果过长，将对介质亲和力过高，不仅会 导致超分散剂从粒子表面解吸，而且还会引起在粒子表面过长的链发生反折叠现象，从而 压缩了立体障碍的位阻或者造成与相邻分子的缠结，最终发生粒子的再聚集或絮凝。亲水 性官能团的极性和水溶性直接影响分散颗粒的水化能力，进而影响分散体系的粘度。

水性颜料作为一类节能省源且环境友好的产品受到人们的广泛关注。目前我国颜 料产量已占全球的60％以上，但多数是低端产品且有关颜料的商品化一直被欧美、日本等 地区所垄断。颜料的商品过程化中以产品的分散最为重要。其中，颜料的着色强度、色光鲜 艳度、遮盖力、透明度、光泽度、耐迁移性等性质与其粒径大小及分布有密切关系。颜料在涂 料、油墨中主要是以聚集体、凝聚体或絮凝体等形态存在，而为了能很好呈现颜料的品质性 能，在实际应用中需将其粒径降低到纳米尺寸，随着颜料粒径的降低，颜料粒子间存在范德 华(VanderWaals)引力，分散了的粒子具有较高的自由能，体系变得不稳定，自动减小表面 积的倾向增大，这种倾向表现为颜料的絮凝、凝聚、聚集和结晶增长，导致颜料粒径增大、稳 定性变差，颜料的着色强度、色光鲜艳度、遮盖力、透明度、光泽度、耐迁移性等性能变差。颜 料颗粒分散于液体中可分为三步过程：颜料的润湿；颜料团粒的脱聚、分散；防止颜料颗粒 的再聚集。