稳定色素在水性漆系统是一个复杂的过程,需要一个高度健壮的颜料分散由于兼容性的需要在不同的涂料系统。在本月的专栏中,我们将评估发展的表面活性剂分子作为炭黑颜料分散剂。确定最佳条件稳定,兼容性和颜料分散性能,聚合物链的大小的变化,进行了表面活性剂的尾巴和测试。在下个月的专栏中,我们将完成这项由评估数量的分散剂的效果颜料浓缩配方,将呈现和数据。我要感谢Alann de开口保险单Bragatto,布兰登·l·达席尔瓦和法布·g·佩雷拉生成的数据和下个月的文章。

色素炭黑是一种最难以在水中分散和稳定。这是由于其高度疏水性质,99%至90的复合元素碳。初级粒子倾向于聚合色素添加到水的时候,所以需要分散剂来稳定。合适的分散剂的选择是至关重要的提供一个优化的颜料在水中的分散,过程时间和精力成本降到最低。它也将最大化的色素含量的制定和确保稳定色素集中。

简化,颜料分散过程包括:

1。润湿固体表面的色素。

2。的物理分离色素聚集在分散和铣削过程。

3所示。色素的稳定性。较小的粒子生成的稳定,以避免re-agglomeration。

选择一个合适的表面活性剂、表面活性剂颜料分散体系必须考虑降低表面张力的能力以便在步骤1中被水润湿的色素。它还必须有能力的affinic集团迅速吸附到表面的色素在步骤2为了避免re-agglomeration较小的粒子生成。最后,高分子链(尾巴)大小必须足够长,以提供稳定的颜料粒子而不是危害分子间作用力的平衡和减少affinic小组的吸附稳定的色素在第三阶段。

本工作的重点是评价表面活性剂尾巴大小变化的性能属性炭黑颜料分散。表面活性剂与不同程度的乙氧基化评估。表现最好的表面活性剂,优化高分子尾大小、浓度的影响研究中使用颜料的配方专注于性能属性提出了为了获得最大效率的颜色发展和稳定。

保持affinic疏水基固定,四个不同的非离子表面活性剂与不同程度的乙氧基化评估。16,18岁,25岁到54岁的摩尔的乙氧基化测试和确认为表面活性剂16,18日分别为25和54岁。配方的色素集中,大粒径炭黑为色彩强度使用而设计的。评估制定颜料的性能集中,一个标准的商业公寓被用作漆成白色着色基地。

表面活性剂的物理化学特性,表面张力与浓度对数曲线测定使用张力计。颜料的分散和研磨准备集中进行了使用高速分散器恒温浴,在总流程时间1小时30分钟的分散和研磨30分钟。中使用的配方制备颜料集中见表1。

表1ǀ制定准备色素集中。分散剂的浓度变化根据活性物含量和SOP(固体颜料,也称为分散剂活跃在色素固体)为每个表面活性剂浓度决定。

涂料的粘度值集中在纺锤体粘度计测定,和粒度进行了评估。着色的白色基地进行了使用一个振动器。使用2.0%的颜料色彩强度进行了集中在白色的基础上按重量。油漆和两个3分钟周期基本涨跌互现。着色力和擦掉评价测定,分光光度计使用。

表面张力曲线作为分散剂浓度的函数,建立了表面活性剂使用一个内部的过程。获得的表面张力值,以及物理化学参数的计算曲线,如表2所示。

表2ǀ表面张力、表面过剩(Γ),分子的地方(如),吸附自由能(∆迦得)和单位面积吸附自由能(Γ∆迦得)。

图1说明了粘度与分散剂活性物浓度的曲线色素固体含量(SOP)浓度样品评估。从图可以看出,表面活性剂18显示降低体系粘度低浓度SOP(8.0 - 10.0%),而其他样本显示粘度更高浓度的减少水平SOP (10.0 - 12.0%)。在表面活性剂,表面活性剂54粘度水平较高和较低的工作范围,显著增加粘度被观察到SOP的浓度18.0%。表面活性剂16,18 - 25有相似粘度浓度水平在不同的SOP和类似的工作范围,显著增加粘度开始SOP的浓度为20.0%。所有样品的粘度最低浓度12.0%的SOP。

图1ǀ布鲁克菲尔德粘度与分散剂SOP浓度曲线为不同的表面活性剂进行了评估。

表3总结了每个表面活性剂的工作范围,范围对应的SOP浓度粘度较低的水平,以及SOP的表面活性剂浓度最低粘度值的观察,从理论上讲,对应的最佳分散剂的浓度下系统研究。

表3ǀSOP浓度范围确定了不同的表面活性剂和SOP浓度相当于最低粘度值。

色素集中准备,表1中描述的配方使用的最佳分散剂浓度确定,显示在表3。图2显示了初始粘度值,24小时后在室温(25°C)和热稳定性测试后(7天在52°C / 125°F)准备的色素集中。

图2ǀ粘度热稳定性测试后评估——初始和色素集中准备不同的分散剂。

从图2可以看到,色素集中准备与表面活性剂16和18初始粘度值最低。随着表面活性剂的乙氧基化程度增加,初始粘度值增加。

粘度越高水平观察表面活性剂25 - 54岁与一个更糟糕的是表面活性剂在颜料粒子的分布。随着乙氧基化程度的增加,分子占据的面积就越大,因此,小分子的数目,可以吸附在颜料表面(见Γ和的值如表2)。较低程度的吸附表面活性剂分子表面的色素粒子因此产生一个较低程度的粒子包装,导致更高的粘度级别的观察。此外,聚合物链的增加也使颗粒相互接近,从而增加粒子间相互作用,因此,提高粘度。

对所有样本,一致的粘度热稳定性测试后水平观察。维护的粘度范围表明色素集中的稳定性好,无絮凝或阶段观察到分离系统。

图3给出了平均粒度值获得不同表面活性剂的色素集中制定后的初始条件和热稳定性测试。没有获得粒径之间的主要差异是观察到:在初始条件,平均粒径变化在159.4 nm之间(表面活性剂25)和166.5 nm(表面活性剂54)。也没有显著增加热稳定性测试后平均粒度,绝对值最大的增加观察到表面活性剂18 8.8 nm,表明准备色素主要有良好的热稳定性,絮凝的现象不是观察到一定程度损害颜料的性能集中精神。水平一致的粘度热稳定性测试后,显示在图2中,证实集中准备色素的稳定性好。

图3ǀ色素的平均粒度集中准备与不同表面活性剂-热稳定性测试之前和之后。

图4展示了一个比较的着色颜料之间的权力集中用不同的表面活性剂,采用集中与表面活性剂16制定标准(100.0%)。图的分析可以看出,表面活性剂18是最高的着色,着色能力下降是观察到随着表面活性剂的乙氧基化程度的增加。第一个因素可能与这种差异的平均粒度集中,然而,如图3所示,之间没有显著差异的平均粒度值色素集中用不同的表面活性剂。

图4ǀ比较评估最初的着色颜料的力量集中准备不同的表面活性剂。

的另一个因素可能与图4中的观察到的着色能力差异是每个颜料的表面活性剂的亲和力。尽管所有的表面活性剂都有同一个affinic组色素,亲水聚合物链的增加会导致减少的分子间作用力affinic组和颜料表面之间的吸引力。这种行为是可以当每个分子吸附自由能的值区域(Γ∆迦得)进行了分析,如表2所述,如图5所示。

图5ǀ比较评估最初的着色颜料的力量集中准备用不同的表面活性剂和Γ∆迦得的表面活性剂。

评估图如图5所示的最高价值Γ∆迦得观察到表面活性剂18 (107.2 kJ / m2),这表明一个更大的表面活性剂和颜料表面之间的相互作用程度的乙氧基化。这导致一个优化平衡pigment-hydrophobic组的表面活性剂分子间作用力与water-hydrophilic聚合物链的表面活性剂。这可能是与色彩强度最高的权力中观察到的表面活性剂。可以观察到更高程度的乙氧基化,表面活性剂25 - 54岁,有一个减少的值Γ∆迦得,表明减少色素之间的吸引力的分子间作用力和表面活性剂,伴随着色彩强度下降。

图6提供了一个评估最初的着色颜料的力量集中(生产过程)的24小时后用不同的表面活性剂和着色颜料的力量集中在热稳定性测试。在这种情况下,对于每一个样本,初始值(100.0%,表面活性剂16初始)采用和稳定性试验后获得的价值比较。

图6ǀ评价的初始和热稳定性测试后色素色强度集中准备不同的表面活性剂。

图6的图中可以看到,色素集中准备与表面活性剂18显示,着色力最小的变化在热稳定性测试后,只有0.1%的一种变体。色素集中准备与其他表面活性剂显示着色力的增加热稳定性测试后,被观察到的变化从1.0到5.8%。这种行为已经被观察到在其他与炭黑颜料分散,可能会推迟润湿效果稳定性试验期间,导致着色能力的改善。

图7ǀ擦掉值前后色素的热稳定性测试集中用不同的表面活性剂。

从图可以看出在图7中,除了色素与表面活性剂25集中准备,其他色素集中呈现相似的初始擦掉值,范围在0.68和0.79之间。只是观察到色素集中准备与表面活性剂16显示了改善热稳定性测试后擦掉。类似于上面的解释是什么主题相关的稳定性着色能力,一个可以把同样的推理延迟润湿过程的稳定性试验中考虑到表面活性剂16日,根据表1所示的值,给出了更好的润湿特性由于较低的表面张力值。

另一方面,表面活性剂18是礼物,按绝对值计算,最小的擦掉变异,再次表明之间的最优平衡分子间作用力导致色素集中的优化性能。对表面活性剂25 - 54岁,擦掉的增量值观察,和变化的绝对值大于乙氧基化的程度增加,相关的价值观Γ∆迦得,表2所示,类似于探索与色彩的力量。

总之,不同的表面活性剂的尾巴长度将有重大影响的最终属性颜料浓缩和涂层。优化分散剂会导致性能的最佳平衡。下个月我们将看看如何的分散剂添加量会影响颜料浓缩,最后一部电影。

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