CN102974267A

CN102974267A - 一种高效水性颜料分散剂

Info

Publication number: CN102974267A
Application number: CN2012105602412A
Authority: CN
Inventors: 黄丹; 顾义师
Original assignee: Jiangnan University
Current assignee: Jiangnan University
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2013-03-20

Abstract

本发明涉及一种颜料用助剂，尤其适用于分散颜料用，分散性能好、稳定性高，属于精细化工应用领域。该分散剂其组成为脂肪醇聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚单酯，脂肪醇聚氧乙烯醚双酯，羧化脂肪醇聚氧乙烯醚，羧化脂肪醇聚氧乙烯醚单酯，羧化脂肪醇聚氧乙烯醚双酯。该分散剂易生物降解，符合生态和绿色环保要求，其独有的分子链结构可很好地分散颜料，并可保持其稳定。

Description

一种高效水性颜料分散剂

技术领域

本发明涉及颜料的分散剂，尤其适用于油墨颜料的分散，属于精细化工领域。

背景技术

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。颜料的颜料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vander Waals引力以及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。应用于水性颜料的分散剂主要分为三种：无机小分子、有机小分子和高分子分散剂。无机小分子分散剂如碱金属磷酸盐类、硅酸类、碳酸盐类等主要靠静电排斥稳定颜料粒子，这类分散剂成本低，但分散效果差，对外界因素如pH、温度、剪切力等敏感，很少单独使用。有机小分子分散剂主要指一些结构简单的表面活性剂，主要靠静电排斥即双电层原理(离子表面活性剂)或空间位阻效应(非离子表面活性剂)来稳定颜料，但是由于他们分子量较小，在颜料粒子表面吸附不牢固，容易从粒子表面解吸而导致分散的粒子又重新聚集或沉淀。高分子分散剂主要指嵌段型高分子聚合物，其具有与颜料表面吸附或键合的锚基，从而紧密牢固地结合在颜料粒子表面，达到高效率的覆盖，可溶剂化部分有效地扩展到分散介质中，形成立体屏障作用，提供立体稳定势垒。但其在分散过程中粘度过大影响使用，且由于合成条件所限，产品批次有差别，造成性能不稳定。

发明内容

针对上述不足，本发明公开了一种不含APEO(烷基酚聚氧乙烯醚)，符合环保要求的高效水性颜料分散剂。该高效水性分散剂为棕黄色液体，pH值为6～7，固含量为30～60％，其主要成分具有如下(I)的结构式：

其中：R₁为C₁₂H₂₅，C₁₄H₂₉，C₁₆H₃₃，C₁₈H₃₇中的一种；R₂为C₁₂H₂₅，C₁₄H₂₉，C₁₆H₃₃，C₁₈H₃₇中的一种；m1+m2+m3＝5～30之间的整数；n1+n2+n3＝5～30之间的整数；S为二元羧酸(顺丁烯二酸)或马来酸酐。

水性颜料分散剂的作用原理：水溶性颜料分散剂吸附在颜料颗粒表面，增加颜料粒子的表面电荷，提高粒子间的静电斥力，并有效增加粒子间的空间位阻，使色浆中颜料颗粒稳定的分散成为可能。

分散颜料所采用的研磨设备为涡轮式粉碎机、泵式液体粉碎机、无筛主轴式粉碎机、超细气流研磨机、高压微射流粉碎机、超声波粉碎机、沙磨粉碎机、高速乳化分散机。

具体工艺参数：颜料用量占溶剂质量的10～30％，高效水性颜料分散剂用量占颜料用量的5～50％，超声粉碎功率为100w，研磨速度为1800-1200r/min，研磨时间为0.5～2小时；

适用颜料：钛白粉、氧化锌、高岭土、分散蓝等。

分散效果：颜料的粒径≤500nm，分散体系稳定时间≥72h。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的高效水性颜料分散剂对多种无机颜料如钛白粉、氧化锌、高岭土等都有良好的分散效果。

(2)本发明的高效颜料分散剂有效成分易生物降解，对环境危害小。

(3)本发明的高效颜料分散剂为高浓液体，性能稳定，不易受生物侵蚀而发霉，减少防腐剂的使用量，可单独使用，也可与其他分散剂复配使用。

(4)本发明的高效颜料分散剂配置的颜料具有低泡性。

具体实施方式

这些实施例仅仅是对本发明实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

实施例1～5：分散剂对钛白粉的分散，分散粒径见表1

实施例1

2g颜料钛白粉，1g高效水性颜料分散剂溶于1L水中，超声振荡10min，将混合液转移到循环砂磨机中以2000r/min的速度研磨1.5h。

实施例2

2g颜料钛白粉，0.8g高效水性颜料分散剂溶于1L水中，超声振荡10min，将混合液转移到循环砂磨机中以1800r/min的速度研磨1.5h。

实施例3

2g颜料钛白粉，0.6g高效水性颜料分散剂溶于1L水中，超声振荡20min，将混合液转移到循环砂磨机中以2100r/min的速度研磨2h。

实施例4

2g颜料钛白粉，0.5g高效水性颜料分散剂溶于1L水中，超声振荡20min，将混合液转移到循环砂磨机中以2200r/min的速度研磨2h。

实施例5

2g颜料钛白粉，0.4g高效水性颜料分散剂溶于1L水中，超声振荡20min，将混合液转移到循环砂磨机中以2000r/min的速度研磨2h。

表1 分散TiO₂粒径测试结果

编号	分散剂	平均粒径/nm	PDI	粒径峰值/nm
					1	实施例1	244	0.167	297
2	实施例2	378	0.208	384
					3	实施例3	312	0.200	401
4	实施例4	299	0.241	305
					5	实施例5	394	0.254	500

实施例6～8：分散剂对分散蓝的分散

实施例6

2g分散蓝，0.2g高效水性颜料分散剂溶于1L水中，超声振荡20min，将混合液转移到循环砂磨机中以2000r/min的速度研磨1h，颜料平均粒径为150nm。

实施例7

2g分散蓝，0.1g高效水性颜料分散剂溶于1L水中，超声振荡20min，将混合液转移到循环砂磨机中以2000r/min的速度研磨1.5h，颜料平均粒径为180nm。

实施例8

2g分散蓝，0.3g高效水性颜料分散剂溶于1L水中，超声振荡20min，将混合液转移到循环砂磨机中以2000r/min的速度研磨1h，颜料平均粒径为150nm。

Claims

1.一种高效水性分散剂，其特征在于主要成分具有如下(I)的结构式：

其中：R₁为C₁₂H₂₅，C₁₄H₂₉，C₁₆H₃₃，C₁₈H₃₇中的一种；R₂为C₁₂H₂₅，C₁₄H₂₉，C₁₆H₃₃，C₁₈H₃₇中的一种；m1+m2+m3＝5～30之间的整数；n1+n2+n3＝5～30之间的整数；S为二元羧酸或酸酐，包括顺丁烯二酸，马来酸酐；

所述的高效水性颜料分散剂，其特征为棕黄色的液体，固含量为30～60％，pH值为6～7。

2.根据利要求1所述的高效水性颜料分散剂，其特征是适合加工的颜料为无机或有机颜料，如钛白粉、氧化锌、高岭土、分散蓝和铜酞菁。

3.根据权利要求1所述的高效水性颜料分散剂其特征是在对颜料的分散中高效水性颜料用量为颜料用量的5～50％，颜料用量为溶剂质量的10～30％。

4.根据权利要求1所述的高效水性颜料分散剂其特征是采用先超声粉碎后研磨的分散方法，研磨速度为1800-1200r/min，研磨时间为0.5～2小时。

5.根据权利要求1所述的高效水性颜料分散剂其特征是经该分散剂分散后的颜料平均粒径小于等于500nm，分散体系室温静置稳定时间大于等于72小时。