2,、顏料分子結(jié)構(gòu) 

偶氮結(jié)構(gòu)　聯(lián)苯胺黃 PY13

異吲哚啉酮結(jié)構(gòu)　PY 110

喹吖酞酮結(jié)構(gòu)

吡咯酮結(jié)構(gòu) DPP紅

酞菁結(jié)構(gòu)

稠環(huán)結(jié)構(gòu)

碳黑結(jié)構(gòu)

3、顏料表面特性 

顆粒表面電荷：永久結(jié)構(gòu)電荷,，配位表面電荷,，離解表面電荷

永久結(jié)構(gòu)電荷：源于礦物質(zhì)中的晶格取代或晶格缺失，表面帶負(fù)電,，如無(wú)機(jī)顏料,。

配位表面電荷：與顆粒表面的官能團(tuán)相關(guān)，決定顆粒表面的電位離子,，如H+和OH-,；此外與表面官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)的專性吸附離子形成的配位絡(luò)合物表面電荷。

離解表面電荷：源于自身的解離,，顆粒表面具有酸性基團(tuán),，解離后表面帶負(fù)電；顆粒表面具有堿性基團(tuán),，解離后帶正電,； 在一定條件下，當(dāng)顆粒表面電荷為零時(shí),，這時(shí)體系的pH值稱為零電荷點(diǎn),。

有機(jī)顏料粒子以微晶、晶體,、聚集體,、凝聚體及絮凝物形態(tài)存在；把晶體,、微晶稱為初級(jí)粒子,，對(duì)于光的散射、吸附起著決定性的作用,，不具有內(nèi)部表面,；而凝聚體及絮凝體稱為二級(jí)粒子，粒子之間具有空穴,，在分散介質(zhì)中可完全被分離為初級(jí)粒子,。

顆粒粒徑大小與其光學(xué)特性有直接關(guān)系，通常顏料粒子對(duì)光線的反射作用和晶體粒子與周圍介質(zhì)的折射系數(shù)之差有關(guān),，該折射系數(shù)之差愈大,，對(duì)光的反射作用愈明顯，其遮蓋力,、亮度增加,。同時(shí)也影響顏料的潤(rùn)濕性能、耐光牢固以及耐溶劑性能,。

顆粒粒子的大小,、分布狀態(tài),、表面物理特性都影響到潤(rùn)濕、色光,、鮮艷、透明性,、著色力及耐光,、耐溶劑等應(yīng)用性能。

1,、分散劑類型 

由非極性帶負(fù)電荷的親油的碳?xì)滏湶糠趾蜆O性的親水的基團(tuán)構(gòu)成,，在分子的兩端，形成不對(duì)稱的親水親油分子結(jié)構(gòu),。如油酸鈉,、聚羧酸鹽、硫酸酯鹽,、磺酸鹽等,。陰離子分散劑相容性好，廣泛用于水性涂料及油墨中,。

非極性基帶正電荷的化合物,，主要有胺鹽、季胺鹽,、吡啶鎓鹽等,。陽(yáng)離子表面活性劑吸附力強(qiáng)，對(duì)炭黑,、各種氧化鐵,、有機(jī)顏料類分散效果較好；要注意其與基料中羧基起化學(xué)反應(yīng),，不要與陰離子分散劑同時(shí)使用,。

在水中不電離、不帶電荷,，在顏料表面吸附比較弱,，作潤(rùn)濕劑用；為聚乙二醇類和多元醇類,，與陰離子型分散劑配合用于水性色漿,、水性涂料及油墨中。

是由陰離子和陽(yáng)離子所組成的化合物,。如磷酸酯鹽型的高分子聚合物,。這類聚合物酸值較高，可能會(huì)影響層間附著力,。

分子中陰離子和陽(yáng)離子有機(jī)基團(tuán)的大小基本相等,，整個(gè)分子呈現(xiàn)中性,，但有極性。如油氨基油酸酯C₁₈H₃₅NH₃OOCC₁₇H₃₃,。

高分子型分散劑具有錨定基團(tuán)和親水基團(tuán),，分散、穩(wěn)定性為最佳,。如聚多己內(nèi)多酯多元醇-多乙烯亞胺嵌段共聚物型,、聚丙烯酸酯型、聚氨酯型或聚酯型高分子分散劑等,。

三種受控自由基聚合技術(shù)(CFP)合成：ATRP(原子轉(zhuǎn)移自由基聚合),可合成高度控制,、分子量分布更窄的聚合物；RAFT(可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移可控自由基聚合),，可合成整體（基團(tuán)及分子量）控制的聚合物,；NMP(穩(wěn)定自由基聚合)，可控制持續(xù)自由基濃度及速度的合成技術(shù),。受控技術(shù)合成的分散劑相對(duì)分子質(zhì)量分布更窄,，錨定基團(tuán)更為集中，分散效率更高,。

2,、潤(rùn)濕分散機(jī)理 

潤(rùn)濕過(guò)程

在水性體系中兩種穩(wěn)定機(jī)理共存：靜電穩(wěn)定和空間位阻穩(wěn)定

3、涂料中顏料電荷變化 

樹脂對(duì)于顏料帶電的影響比溶劑大,。無(wú)機(jī)顏料由于樹脂和表面活性劑的影響,，帶電極性易發(fā)生變化，在酸性樹脂溶液中帶正電,。有機(jī)顏料不因樹脂和表面活性劑而改變帶電極性,，多數(shù)有機(jī)顏料具有電子供給置換基的帶正電，具有電子接受置換基的帶負(fù)電,。

涂料中的顏料帶電與溶劑分子和顏料表面之間的電荷移動(dòng)有時(shí)沒(méi)有決定關(guān)系,。顏料的帶電由分散介質(zhì)和樹脂分子的接觸帶電而決定。

分散穩(wěn)定主要取決于分散粒子所帶電荷的斥力和范德華引力間的能量關(guān)系,。在涂料中,，顏料粒子是分散在樹脂和表面活性劑等組成的漆料之中，顏料分散穩(wěn)定性未必與帶電量有對(duì)應(yīng)關(guān)系,，因?yàn)檫€有樹脂或表面活性物質(zhì)吸附在顏料表面上提供的空間位阻作用,。所以分散粒子帶電量是分散體系穩(wěn)定的重要因素之一。

4,、高分子在顆粒表面的吸附機(jī)理 

高分子在顏料表面上的吸附,，對(duì)涂料中顏料的分散、分散體系的穩(wěn)定性,、涂料施工時(shí)的流動(dòng)性和涂膜的附著力均有較大的影響,。

在不同的高分子化合物溶液中顏料表面吸附的高分子化合物的分子量是不相同的。顏料表面的吸附層是高分子化合物和溶劑的混合物,。溶劑的吸附量,，在高分子濃度低時(shí)，吸附量增高,，當(dāng)高分子濃度增加時(shí),，溶劑吸附量減少。

在濃度低的范圍內(nèi),，高分子量化合物被選擇吸附。在高濃度范圍內(nèi),，選擇吸附移向低分子量化合物,。  被吸附的高分子的分子量分布最好是更窄的。

為了提高顏料的潤(rùn)濕,、分散效率,，必須考慮顏料表面酸，堿基的特性和潤(rùn)濕分散劑的類型,。具有堿性表面的顏料和填料應(yīng)使用陰離子型表面活性劑或非離子型,；具有酸性表面的應(yīng)使用陽(yáng)離子型表面活性劑或非離子型；具有兩性表面的顏填料,，陰離子型及陽(yáng)離子型表面活性劑都能產(chǎn)生吸附,。但是兩種類型的表面活性劑不能同時(shí)使用，否則它們之間會(huì)優(yōu)先發(fā)生反應(yīng),，失掉作用力,，必須分開使用，先用陽(yáng)離子型,、后用陰離子型,、再用陽(yáng)離子型。

眾所周知,，粒子表面的原子力場(chǎng)是沒(méi)有飽和的,，還有一半剩余價(jià)力。另外粒子表面不是一個(gè)真正光滑平面,，有許多凹凸的部分,，所以表面不同部位的原子，其價(jià)力的飽和程度是有差異的,。左棱,、角、邊及凹凸部位剩余價(jià)力較強(qiáng),，具有較大的吸附力,。

涂料是一個(gè)多相體系,，樹脂、溶劑,、助劑會(huì)在顏料表面上產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附,。顏料表面的性質(zhì)、溶劑的性質(zhì)和聚合物的結(jié)構(gòu),，都會(huì)影響聚合物在顏料表面上的吸附,。在水性體系多為含活性官能基的極性體系，最好是先加顏料,，再加分散劑,，最后加樹脂。

高分子結(jié)構(gòu)和類型不同，在顆粒表面上的吸附不相同,。溫度對(duì)離子型和非離子型高分子的吸附的影響大,。溫度增加，離子型高分子的吸附量降低,，而非離子型高分子的吸附量增加,。pH值不同，離子型高分子的吸附則不同,，對(duì)非離子型高分子影響小,。電解質(zhì)加入，降低離子型高分子之間的斥力,，同時(shí)壓縮固體雙電層,，從而提高離子型高分子的吸附量。但影響光澤和粘度,。

按高分子化學(xué)結(jié)構(gòu),、溶劑特性和顆粒表面特性，高分子在固液界面上的吸附方式有：

（1）離子交換吸附：電離形成的高分子離子取代吸附反離子而產(chǎn)生的吸附作用,；

（2）氫鍵吸附：高分子離子或分子與極性基團(tuán)所形成氫鍵而吸附,；

（3）離子對(duì)吸附：離子吸附于未被反離子“占有”的反電荷固體表面上；

（4）π-π鍵吸附：高分子表面的強(qiáng)電性位置與具有π電子鍵的粒子表面產(chǎn)生π-π鍵吸附,；

 （5）憎水作用吸附：吸附于固體表面的高分子以團(tuán)聚的狀態(tài)存在,；

（6）化學(xué)作用吸附：固體表面與高分子的活性基團(tuán)通過(guò)化學(xué)鍵而形成的吸附；

（7）色散力吸附：其存在于所有的吸附中,，且隨分子的增大而增大,。

當(dāng)高分子鏈的一端被化學(xué)接枝或物理吸附在顆粒表面時(shí)，顆粒表面對(duì)高分子鏈有著束縛作用，高分子鏈將會(huì)表現(xiàn)出比溶液中自由的鏈更加豐富的構(gòu)象行為,。吸附構(gòu)象行為分為三種：平鋪型,、環(huán)型和尾型。

5,、高分子吸附層 

當(dāng)顆粒表面分子與高分子間的引力大于高分子內(nèi)部分子間的引力時(shí),，高分子就會(huì)被吸附在顆粒表面上。高分子的運(yùn)動(dòng)單元可以是分子的側(cè)基,、支鏈,、鏈節(jié)、鏈段,、分子,，運(yùn)動(dòng)單元的多重性取決于分子的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也與溫度等外界條件有關(guān),。

吸附層厚度主要由嵌段共聚物高分子中非吸附性鏈段的長(zhǎng)度決定,。一般情況下，高分子吸附層厚度為10～20μm,，最好為15μm左右,。

1,、潤(rùn)濕分散劑的基團(tuán)影響 

高分子潤(rùn)濕分散劑由錨固基團(tuán)和親水基團(tuán)組成,。錨固基團(tuán)有芳基、烷芳基,、烴鏈,、胺基等；親水基團(tuán)有羧基,、磺酸基,、羥基、氨基及長(zhǎng)聚醚鏈等,。不同種類的分散劑因其化學(xué)結(jié)構(gòu)不同,與顏料粒子間的結(jié)合方式,、結(jié)合力大小均有所差別。

顏料-分散劑-水三者之間的作用力是粒子能否穩(wěn)定分散的決定因素,高分子錨固基越多,，與顏料離子的結(jié)合力就越大,越有利于分散穩(wěn)定,；親水基與水有足夠的親和力,具備良好的相溶性,聚合物鏈才能在水中充分伸展,形成有效的立體空間位阻穩(wěn)定。

若分散劑的親水鏈太長(zhǎng),則親油性相對(duì)減弱,使分散劑從粒子表面脫落,或在顏料粒子表面產(chǎn)生折疊現(xiàn)象,，引起粒子之間的纏結(jié),，造成絮凝。若分散劑的親水鏈過(guò)短,，則立體空間效應(yīng)就差,。故合成聚合物分散劑時(shí),一般親水鏈含30～80個(gè)碳原子，最好含50～65個(gè)碳原子、鏈長(zhǎng)為150?左右,。

分散劑具備一定相溶性的情況下,疏水性越強(qiáng),分散效果越好,。很多分散劑中都含有芳環(huán)結(jié)構(gòu)（疏水基團(tuán)）,利用芳環(huán)與有機(jī)顏料分子平面形成強(qiáng)的π-π鍵,使二者牢固地結(jié)合在一起。

2,、潤(rùn)濕分散劑類型 

聚氨酯類：陰離子型,、非離子型、超支化聚酰胺-酯類,。

聚丙烯酸類：陰離子型,、接枝梳狀型。

聚馬來(lái)酸類：陰離子型,、陽(yáng)離子型,、接枝梳狀型。

聚氨酯類高分子分散劑分散性能優(yōu)于聚丙烯酸類高分子分散劑,。按錨固基團(tuán)(A)與空間位阻基團(tuán)(B)的排列順序不同,，有四種類型：

3,、分散劑結(jié)構(gòu)對(duì)分散性能的影響 

聚異丁烯-馬來(lái)酸酐共聚物

聚苯乙烯磺酸鈉-丙烯酸-丙烯酸羥丙酯共聚物

聚苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸丁酯共聚物

聚烷基酚醛聚氧乙烯醚共聚物

聚烷烯酚醛聚氧乙烯醚共聚物

非離子型端聚醚-聚氨酯聚合物

端甲基丙烯酸聚醚-丙烯酸/聚氨酯梳狀聚合物

端聚醚-聚氨酯聚合物

單電子轉(zhuǎn)移活性自由基受控技術(shù)合成（SET-LRP）

原子轉(zhuǎn)移自由基受控技術(shù)合成（ATRP)

分散良好的顏填料分散體對(duì)涂料的著色力,、透明度、遮蓋力,、表面光澤和流動(dòng)性影響非常大,，評(píng)價(jià)分散劑的分散能力從五個(gè)方面進(jìn)行：
1、體系粘度：好的分散劑降低體系粘度,，提高顏含量

2,、著色力：從展色性、色相,、豐滿度,、透明性、色衰觀測(cè)分散能力

3,、相容性：相容性不好產(chǎn)生浮色,、發(fā)花，色差,，影響體系穩(wěn)定性

4,、光澤：顏料分散體引入體系后，顆粒表面活性劑與體系樹脂,、助劑發(fā)生相互作用,，從而影響狀態(tài),，容易產(chǎn)生觸變性和假塑性,，影響流平和光澤。

5,、產(chǎn)量：好的分散劑提高顏料濃度,，可以提高產(chǎn)量。同時(shí)有利于減少損耗和能耗,，從而降低勞動(dòng)力成本和固定成本,。

濕潤(rùn)分散劑的添加量應(yīng)根據(jù)分散劑種類、顏料種類及特性而定,。每種顏料在一個(gè)特定的分散體系中都存在一個(gè)最佳的濃度值,。這個(gè)最佳值與顏料的比表面積、吸油量,、最終要求的細(xì)度,、研磨時(shí)間和色漿中所用樹脂聚合物的特性有關(guān)；要根據(jù)這些條件實(shí)驗(yàn)而定，在實(shí)驗(yàn)時(shí)一定要把設(shè)備,、工藝因素考慮進(jìn)去,。

無(wú)機(jī)顏料用低相對(duì)分子質(zhì)量的濕潤(rùn)分散劑，添加量按顏含量的1%～5% ,；采用高分子分散劑,，添加量按顏料吸油值的 10% 計(jì)算。有機(jī)顏從比表面積考慮,，傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)方法1m2添加2mg分散劑,，常用于顏料表面處理。

對(duì)于涂料體系,，有機(jī)顏料最好采用高分子分散劑：碳黑,，添加量按 DBP 吸附值的 20% 計(jì)算；有機(jī)顏料,，添加量按顏料 BET 的 20%～50%計(jì)算,，BET越大，用量就越多,。