高浓缩水性色浆的研制

摘要：简介了水性色浆的生产机理和特性以及分散剂的选择。

    关键词：高浓缩水性色浆；吸附；分散；絮凝

    0 前言

    颜料由于粒径细小，比表面积大，表面自由能会促使它们以聚集状态存在，使其在涂料中不易分散，不能充分发挥其着色能力，涂层出现浮色、发花，严重者会褪色、粉化。

    把颜料粉制成色浆就是通过加入分散剂等化学 助剂，浸润到颜料粒子中去，再通过机械研磨使其在剪切力作用下，由聚集态解聚成稳定的个体粒子悬浮在分散液中。用色浆配制的涂料就能充分发挥颜料的着色能力。

   以水为分散介质，把颜料粒子分散在水中制成的颜料浆叫水性色浆。一般由颜料、分散剂、润湿剂、消泡剂及分散介质 （ O） 组成；根据使用和贮存的需要有时也会添加一些提高性能的助剂。它无毒、无异味、不燃烧，属绿色环保型产品。

    1 以分散型丙烯酸树脂液为载体的水性色浆

    水性色浆主要用于配制水性涂料，如水性内、外墙涂料、彩瓦乳胶漆、木器漆、真石漆及水性印刷油墨等等。而这些乳胶漆常用乳液有：苯丙乳液、纯丙 乳液、硅丙乳液、氟碳乳液，水性环氧树脂液和水性聚酯树脂液等。作为颜料的分散树脂必须与以上各 种乳液都有的混容性，且对颜料粒子有亲合性，能吸咐在颜料粒子表面，起到防止絮凝，防止颜料粒 子再聚集的同性电荷推斥作用以及树脂液包裹位阻 作用。对乳胶漆成膜无不良影响。

    基于以上要求，我们选择有一定聚合度，带有一 定锚固基团的水溶性聚丙烯酸树脂液作为载体。其化学组成及分子结构式如下：

 

 

疏水分子键在颜料粒子表面形成弹性包膜，使颜料粒子悬浮于水中不下沉。

 

是亲水基团，锚固在树脂中，在水中离解成阴离子，使聚丙烯酸树脂液成为阴离子表面活性剂，对颜料起分散作用，解絮凝降低粘度，增加流动性。

 

颜料分散后的形态如图 1 所示，以铁红 （ Fe2O3） 为例。

图 1 分散后的形态

 

 

Fe3+ 周围有 O-负离子吸附形成同电荷相斥，防止 Fe 3+ 聚集絮凝。外层有弹性树脂包膜悬浮在水中产生运动位阻，可防止颜料粒子聚集和下沉，达到较好的分散效果。

 

经实验证明，树脂水性色浆用于配制乳胶漆时，能增加乳胶漆膜的弹性，还能提高乳胶漆对被涂物体的附着牢度。

    水性颜料浆的制备：按配比及加料顺序准确称取水、分散剂、分散树脂液、消泡剂、颜料粉，在高速分散机上分散均匀，进入砂磨机研磨，抽样检测研磨 细度达标后，过滤，即为成品颜料色浆。

    2 选择高相对分子质量超分散剂制备无树脂水性色浆

    我们研制的水性色浆都是高色浓度的，有机颜料色含量在 45 ％ 以上，无机颜料色含量在 60 ％ ～ 70 ％。有机颜料粒子细、比重小、比表面积大，吸油值高，分散难度大，需要选择润湿性好的分散剂，分散剂用量也较大。无机颜料比重大，在水中自重下沉的倾向大，也需要选择合适的分散剂，才能生产出高质量的水性色浆。

    我们在试制无树脂水性色浆时，首先考虑的就是要选用高分子超分散剂，分散剂分子中含有较多的活性锚固基团，使其对被分散的颜料粒子达到*润湿和吸附，包裹在颜料粒子表面的高分子弹性膜能产生更大的运动位阻，以防止颜料粒子的絮凝、下沉和分层。这对无机颜料和有机颜料都十分重要。 a 、 b 、 e 、 d 4 种分散剂对体系粘度的影响见图 2 。

 

图 2 分散剂的影响

 

由图 2 可见，可选用的分散剂是 a 、 e 、 d 3 种，以 分散剂 a 的润湿降粘效果。我们选用其中两种 分散剂并用，以取得协同效应，使颜料浆综合性能*。

    3 水性颜料色浆的特性

    我们生产的水性颜料色浆具有如下特性：

   （1） 高浓缩性，颜料含量高。

    （2） 粘度适中，流动性好，可以泵送。运动粘度 一 般在 5 × 10 -4～ 8 × 10-4 m2 ／ s 之间 （ 相当于涂- 4 杯 40 ～ 70 S） 。

   （3） 粒径小，粒子大小均一。

   （4） 着色力高，展色性好。

   （5） 贮存稳定性好：高温贮存不变质， 40 ℃ X 87 h ；低温贮存不变质， 0 ～ 5 ℃ X 48 h ；离心机高速旋转不沉底， 3 000 r ／ min X 3 min ；放置半年不结皮、不发胀，不增稠不 结块。

水性色浆的品种和特性见表 1 。

表 1 水性色浆的品种和特性

 

 

    4 结语

    我们对水性色浆的研制，仅取得初步成效，随着涂料工业的发展，新型的合成助剂大量出现，对水性色浆的制造将提供更大的帮助。