提高颜料的分散性是水性油墨和涂料性能的一个重要方面。分散的要素是颜料团聚体的润湿，团聚体分离成离散的初级颗粒和颗粒分离后的维持。通常，分散配方可以具有足够的颜料润湿性，但不能长期稳定(保持粒子分离)。这就产生了诸如胶凝、失去颜色、光泽或透明度(或不透明颜料的不透明度)等问题。获得良好的颜料润湿性/可加工性的关键是利用具有对粒子表面具有亲和力的化学基团的聚合物。这增强了聚合物对颜料的润湿性。此外，还可以设计聚合物结构，使其获得足够的空间稳定性;这通过保持粒子分离提供了良好的长期分散稳定性。
疏水性指数
由于苯乙烯马来酸酐共聚物酯(SMA®酯)已成功地用于水性和溶剂型颜料分散，因此试图进一步了解为什么这些材料工作得如此好。188金宝搏bet官网这些SMA酯是聚合物表面活性剂，它们既包含亲水性酸酐、酸和酯基团，也包含疏水性苯乙烯和酯链基团(R)，如图1所示。为了进一步量化分子内亲水性基团和疏水性基团之间的平衡，我们将疏水性指标定义为:疏水性基团的总分子量/ SMA酯的总分子量。
为了测试这些酯，再次用相同的红、蓝、黄颜料进行分散。此外，还测试了SMA酯溶液的发泡和消泡特性。最后测定了酯类的VOC。
实验
原材料188金宝搏bet官网分散配方成分:
- 红石颜料= LR 1392 - Magruder色彩公司
- 酞蓝颜料= BW 1531 -太平洋海岸企业
- 二芳内酯黄素=汽巴黄BAT -汽巴盖基
- 消泡剂= byk022 - Byk Chemie
- SMA酯树脂= Sartomer Company, Inc。
- 解决丙烯酸树脂- Joncryl 63 -巴斯夫公司
- 降解丙烯酸乳液= ECO 2177 -巴斯夫公司
发泡/消泡测试
SMA酯溶液的发泡特性很重要，因为如果在高剪切分散过程中产生过多泡沫，这将降低分散剂润湿颜料团聚体的效率，导致颜色发展较低。此外，如果过多的空气被夹带，那么弥散的流变性将难以处理在释放阶段。为了测试发泡/去发泡特性，将每种分散剂的溶液制成等固相，将每种溶液125毫升放入刻度筒中并塞紧。然后每个圆柱体旋转10次。一旦旋转停止，每个圆柱体被放置在平面上，记录初始体积，并启动计时器。然后分别在30秒、60秒和300秒检查泡沫水平。每种溶液的泡沫高度值在混合后随时间变化(图2)。在125毫升处为零泡沫，这是液位。注意0秒时的初始泡沫水平很高，商用SMA酯A和酯b都能持续产生泡沫。然而，每种新酯的初始泡沫水平都低得多，泡沫破裂得更快。
VOC测试
由于许多涂料和油墨配方都关注其成分的VOC，每种SMA酯的VOC测量方法是:将每种SMA酯放入一个铝锅中，在110℃下加热1小时，然后重新称量锅的重量，以确定重量损失。其中四种新酯的值与表3中SMA酯A和酯B的值进行了比较。可以看出，新酯NTX 7639的VOC低于酯A，但略高于酯B。分散过程
对新的SMA酯与SMA酯A和SMA酯b进行了比较，结果表明酞蓝和石rubine分散体的颜料负载相当稳定:酞蓝为38.75%，石rubine为37%。主要感兴趣的特性是色散和油墨粘度、颜色发展、颜色密度和Leneta图上的下降外观。所有的SMA酯都被用于制备酞蓝和石红石分散体。从筛选中筛选出性能最好的酯，并进一步用于制备二芳环内酯黄分散体。采用SMA酯作为分散树脂制备了分散体系。配方在4.75/1颜料与粘合剂比下制备。混合的方法是将液体配料称重放入搅拌机中，搅拌20秒使其均匀化。接下来，将颜料分三等份加入。在加入下一部分之前，每一部分都要混合并浸湿。将所有颜料混合后，混合物(称为预混料)混合10分钟，开始颜料分离过程。
一旦原料被预混，配方被引入Eiger Mini-100卧式培养基磨机。该磨含有约75克0.8毫米YTZ介质，并以5000转/分钟的速度操作以处理样品。每个样品研磨10分钟。另外，每个配方中还添加了28克水，使总批次大小达到400克;颜料和树脂的百分比如下所示，每个配方对应400克的批量大小。
对于酞蓝，SMA酯A分散太厚，不能研磨，因此对这个样品，没有进一步的处理。对于含有SMA酯B和SMA酯A的二芳环内酯黄分子式也是如此。
对样品所做的功的多少可以从加工过程中在磨上所经历的安培拉量来确定。此外，样品温度的升高是对弥散过程中产生高剪切力的额外确认。高剪切力的产生往往导致更好的分散与更高的颜色发展。
分散的准备工作
酞蓝和石红石分散体的配方分别见表4和表5。
色彩强度测试与计算
评定着色强度的目的是确定在研磨过程中产生的颜色量。色度的测定方法如下:在Leneta 3NT-4纸上，每一种配方与其他相同颜色的配方进行对比。调色配方成分为50.00 g Sherwin Williams Extra White tint Base和0.50 g色散，在Hauschild离心混合器上以1800转/分混合1分钟。然后通过指定一种配方作为标准来评估着色强度。其他样品的颜色强度偏差百分比与此标准进行计算。使用密度计(X-Rite 418)测量光密度的下降。
通过以下方法测量样品的光密度并将其转换为反射率值:
R = 10的外径。
用Kubelka-Munk方程比较了标准和样品的反射率值。
色彩强度结果
酞蓝色散色强度和粘度见表7，石红色散色强度和粘度见表8。对于二芳环内酯黄色分散体，没有发现任何分散体在着色强度上的差异(所有分散体在分散过程中形成了相同的着色强度——这并不罕见，因为二芳环内酯黄色颜料更柔软，而且相当容易加工)。
在这里，大量的颜色显影是由NTX 7638产生的;然而，它的分散粘度过高(而且无法测量)。
然而，人们可以用少25%的颜料(或27.75%)来制作分散液，并在理论上产生相同的颜色。这可以在节省成本和产品稳定性方面提供巨大的优势。假设颜色发展是由于颜料和NTX 7638之间的一些相互作用的因素，而不仅仅是由于剪切，这种好处将是明显的。这应该在后续的实验中进行研究。
SMA酯B的显色效果最好，分散粘度几乎最低(SMA酯A的粘度略低，但颜色强度低13%)。与SMA酯b相比，其他聚合物的粘度更高，但颜色强度更低。NTX 7634和NTX 7637分散体一夜凝胶;SMA酯B和SMA酯A的粘度一夜之间增加了一倍(但粘度仍然很低);NTX 7636在老化过程中保持了较低的初始粘度(但与SMA酯B和SMA酯A相比色强较低)。
初始和时效分散粘度结果
酞蓝分散体的初始粘度和时效粘度分别如图3和图4所示。
在时效72小时后，NTX 7634和NTX 7637分散体凝固太多，无法测量;两个对照和NTX 7643的粘度增加了一倍。然而，含有NTX 7636的分散剂粘度增加较少。
油墨衰减程序和测试
然后将17.5 g分散体与32.5 g石质载体相结合制备柔版油墨。这种油墨的色素含量为12.95%(石石rubine和二芳环内酯黄)和13.56%(酞蓝)。石质车的组成是:ECO 2177 - 68.42%;Joncryl 63 - 26.32%;水- 5.26%。
使用Pamarco手防，配备有280亿厘米容量的550线陶瓷激光雕刻网纹，将油墨并排打印在Leneta 3NT-3, 7 mil聚酯薄膜和铝箔(Leneta alu card)上，并比较颜色密度、光泽和透明度。最初，测量油墨和分散剂的布鲁克菲尔德粘度，并在72小时内重复这一过程。
含有NTX 7636、NTX 7638和NTX 7643的分散体具有较高的空气夹带程度，这可能解释了NTX 7636、NTX 7638和NTX 7643的分散体具有过度的假塑性特征。然而，空气的影响将在60转/分钟的测量中减轻，即使在这里，这些配方比含有NTX 7639的配方粘性更大。
完成的油墨组成如表9所示。
油墨粘度
除了含有SMA酯b的分子式外，酞蓝样品的油墨制备较为简单。在这种情况下，油墨在制备过程中表现出一定的触感;因此，油墨的外观和粘度都会受到怀疑。NTX 7638具有最低的粘度和最少的假塑性行为，如图8所示。老化粘度如图9所示。
石印rubine油墨表明，SMA酯A和NTX 7643最初的总体粘度最低，如图10所示。
墨水颜色密度
酞菁蓝拉降表明，NTX 7638比其他材料具有最高的色密度。188金宝搏bet官网所有比较的rubine墨水在粘度方面的质量都是相似的(即越厚的墨水颜色越深)。唯一看到的异常是SMA酯A -这是震惊和冲刷的外观。
对于二芳环内酯黄色油墨，色强、光泽度和透明度均无差异。
结论
酞青蓝- NTX 7639和NTX 7643对酞菁蓝分散液的分散粘度最低;使用NTX 7635、NTX 7636和NTX 7638获得了最高的显色率(没有过高的粘度)。
- 在色素含量为38.75%时，SMA酯A不能被磨碎。
- SMA酯B对油墨制备有一定的冲击作用。
- NTX 7638的粘度最低，伪塑性油墨最少。
- NTX 7638的显色率最高，但粘度也过高。
- 总体而言，SMA酯B、SMA酯A和NTX 7636的分散粘度最低。
- SMA酯A和SMA酯B都不适合制备37%黄13分散液;其他酯NTX 7636、NTX 7638、NTX 7639和NTX 7643都可以制成具有类似性能的分散剂和油墨。
- NTX 7639具有较低的分散粘度和最小的伪塑性。
- NTX 7636、7638和7643在这个应用程序中产生了大量的夹带空气。NTX 7639无(或仅有少量)夹带空气。
- 注:用二芳内酯黄色颜料分散37%是一个相当激进的立场;大多数市售分散剂的色素含量约为35%。然而，趋势是增加颜料的负载，而允许这一点的树脂将被视为有利的。
- 以NTX为研磨树脂，以Joncryl 63为降胶剂溶液组分制成的油墨具有非常相似的特性:粘度、伪塑性、色强、光泽度和透明度。
总体而言，分散剂的疏水性指数是预测分子作为颜料分散剂有效性的一个重要因素，但酯的类型也很重要。与SMA酯A和B相比，新型SMA酯的起泡性较低，消泡性较好。NTX 7639和7638在酞蓝和二芳环内酯黄颜料中的分散性能较好，但在石石rubine中仍优于SMA酯A和B。这项开发工作将继续进行，试图制造一种更通用的分散剂。最后，由于本研究中使用的颜料主要用于图形艺术的应用，额外的分散工作将用在涂料应用中使用更多的颜料来完成。
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