分散劑（Dispersant）是一種在分子內同時具有親油性和親水性兩種相反性質的界面活性劑。
超分散劑的特性、作用機理及主要分類
超分散劑的特性作用機理及主要分類
慧聰塑料網訊超分散劑又名超級分散劑一種特殊的表面活性劑分子結構含有兩個在溶解性和極性上相對的基團其中一個是較短的極性基稱為親水基其分子結構特點使其很容易定向排列在物質表面或兩相界面上降低界面張力對水性分散體系有很好的分散效果
產生
傳統分散劑其分子結構存在某些局限性親水基團在極性較低或非極性的顆粒表面結合不牢靠易解吸而導致分散后離子的重新絮凝;親油基團不具備足夠的碳鏈長度一般不超過18個碳原子不能在非水性分散體系中產生足夠多的空間位阻效應起到穩定作用為了克服傳統分散劑在非水分散體系中的局限性開發了一類新型的超分散劑對非水體系有獨特的分散效果它的主要特點是快速充分地潤濕顆粒縮短達到合格顆粒細度的研磨時間;可大幅度提高研磨基料中的固體顆粒含量節省加工設備與加工能耗;分散均勻穩定性好從而使分散體系的最終使用性能顯著提高
特性
超分散劑克服了傳統分散劑在非水分散體系中的局限性與傳統分散劑相比有以下特點
1在顆粒表面形成多點錨固提高了吸附牢度不易解吸;
2溶劑化鏈比傳統分散劑親油基團長可起到有效的空間穩定左右;
3形成極弱的膠囊易于活動能迅速移向顆粒表面起到潤濕保護作用;
4不會在顆粒表面導入親油膜從而不致影響最終產品的應用性能
結構特點
超分散劑的分子結構分為兩部分其中一部分為錨固基團常見的有一R2N一R3N+一COOH一COO-一SO3H一SO2-一PO42-.多元胺多元醇及聚醚等它們可通過離子鍵共價鍵氫鍵及范德華力等相互作用緊緊地吸附在固體顆粒表面防止超分散劑脫附;另一部分為溶劑化鏈常見的有聚酯聚醚聚烯烴及聚丙烯酸酯等按極性大小可分為三種低極性聚烯烴鏈;中等極性的聚酯鏈或聚丙烯酸酯鏈等;強極性的聚醚鏈在極性匹配的分散介質中溶劑化鏈與分散介質具有良好的相容性在分散介質中采取比較伸展的構象在固體顆粒表面形成足夠厚度的保護層
作用機理
超分散劑作用機理包括錨固機理和溶劑化機理兩部分
錨固機理
①對具有強極性表面的無機顆粒如鈦白氧化鐵或鉛鉻酸鹽等超分散劑只需要單個錨固基團此基團可與顆粒表面的強極性基團以離子對的形式結合起來形成"單點錨固"
②對弱極性表面的有機顆粒如有機顏料和部分無機顏料一般是用多個錨固基團的超分散劑這些錨固基團可以通過偶極力在顆粒表面形成"多點錨固"
③對完全非極性或極性很低的有機顏料及部分炭黑因不具備可供超分散劑錨固的活性基團故不管使用何種超分散劑分散效果均不明顯此時需使用表面增效劑這是一種帶有極性基團的顏料衍生物其分子結構及物理化學性質與分散顏料非常相似它能通過分子間范德華力緊緊地吸附于有機顏料表面同時通過其分子結構的極性基團為超分散劑錨固基團的吸附提供化學位通過這種"協同作用"超分散劑就能對有機顏料產生非常有效的潤濕和穩定作用
溶劑化機理
超分散劑的另一部分為溶劑化聚合鏈聚合鏈的長短是影響超分散劑分散性能的一個重要因素聚合鏈長度過短時立體上效應不明顯不能產生足夠的空間位阻;如果過長將對介質親和力過高不僅會導致超分散劑從粒子表面解吸而且還會引起在粒子表面過長的鏈發生反折疊現象從而壓縮了立體障礙的位阻或者造成與相鄰分子的纏結最終發生粒子的再聚集或絮凝
主要分類
按照溶劑化鏈的單元結構超分散劑可以大致分為以下四種類型
1聚酯型超分散劑
溶劑化鏈一般通過羥基酸縮聚或內酯化合物開環反應制得其端基類型及分子量可通過外加單元羧酸或單元醇來控制工業上較易得到且適合上述聚合反應的羥基酸及內酯化合物非常少見較為實用的只有12-羥基硬脂酸及ε-已內酯兩種在羥基酸及內酯化合物的聚合過程中用脂肪酸或樹脂作封端劑可以得到端羧基聚酯該聚酯在某些情況下可直接用作超分散劑如用于金屬氧化物粉末在芳烴溶劑中的分散也可以通過一定的化學反應與錨固基團相連例如端羧基聚酯可以和多元胺及醇胺類物質反應生成以一C一NH一或一C一0為橋基以胺為錨固基團的超分散劑該超分散劑還可以與礦物酸有機羧酸及顏料磺化衍生物反應將錨固基團轉變為胺鹽也可以和硫酸二甲酯硫酸二乙酯等烷基化試劑反應將錨固基團轉變為季銨鹽合適的多元胺或醇胺類物質的例子有多乙烯多胺N,N-二甲基氨基丙胺十八氨基丙胺二乙基乙醇胺等
端羥基聚酯可以通過端羧基聚酯與環氧化物的反應制得也可以以單元醇為調聚劑經羥基酸縮聚或內酯化合物開環反應制得端羥基聚酯與錨固基團之間的連接一般以多異氰酸酯為中介物質如果多異氰酸酯的官能團數為m則它在與等量的端羥基聚酯反應后會在溶劑化鏈末端形成m一1〉個一NCO基團一NCO本身可以用作錨固基團也可以與氮氣雙氰酸胺及2-硫基-14-二酸等物質反應將錨固基團分別轉變成脲基氰基和羧基
2聚醚型超分散劑
溶劑化鏈主要是環氧乙烷環氧丙烷四氫呋喃等物質的均聚物與共聚物其中主要包括環氧乙烷與環氧丙烷的共聚物這類超分散劑的合成可以用錨固基團為起始劑在加熱加壓及催化劑存在的條件下通過環醚物質的開環反應制得例如用二乙基乙醇胺作起始劑時得到的下列結構的超分散劑對無機顏料在醇醚等強極性介質中的分散具有非常好的效果
3聚丙烯酸酯型超分散劑
丙烯酸酯單體的選擇范圍非常廣泛其溶劑化鏈的極性與溶解度參數可以通過改變共聚單體的投料比方便地進行調節因此適用范圍較廣為了得到單官能團化的溶劑化鏈一般選用巰基酸巰基醇等物質作為鏈轉移劑溶劑化鏈的相對分子質量可以通過改變引發劑與鏈轉移劑的用量來進行控制得到的端羧基或端羥基聚丙烯酸酯其后續反應過程與聚酯型溶劑化鏈完全相同
4聚烯烴類超分散劑
端基聚異丁烯是其最為重要的代表該類超分散劑在烴類介質中具有優異的分散效果有時可使分散體系中固體顆粒的體積分數達到65%以上而分散體仍然保持適中的操作黏度
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