潤濕劑及分散劑是油墨,、涂料等分散體系制備中常見的添加劑，它們可能有一系列功能,，但主要的兩種功能是減少固體分散物（顏料、填料等）完成分散過程所需的時(shí)間或能量,，同時(shí)使分散體系穩(wěn)定,。大多數(shù)潤濕劑和分散劑都屬于表面活性劑，但二者的功能和作用有所不同,，再者由于許多助劑兼具潤濕和分散功能,，因此被命名為“潤濕分散劑”，這使得它們的作用界限更加模糊,。不過,，潤濕劑和分散劑從其對(duì)分散體系的作用原理本質(zhì)上講，還是有區(qū)別的,。

顆粒分散的三個(gè)階段：①潤濕,；②分散；③穩(wěn)定

潤濕劑

潤濕是指用固液（水）界面代替固氣界面→使其濕潤,，潤濕劑是一種能夠促進(jìn)或加速液體潤濕固體的一種表面活性劑,。潤濕劑能夠改善固液界面的潤濕效果，主要原因是其可以降低液體的表面張力以及固液間的界面張力,，使液體能展開在固體物料表面上或透入其表面,，從而使固體物料潤濕。例如在水性分散體系中,，由于水的表面張力較高,，對(duì)于有機(jī)顏料的潤濕便有困難，需要加潤濕劑以降低水的表面張力,，水相的表面張力需從72.8mN/m降至30mN/m左右時(shí),，才能使顏料較容易地濕潤，這就是水性分散體系中必須加濕潤劑的原因所在^【1】,。潤濕劑都是表面活性劑,，但并不是所有的表面活性劑都具備潤濕作用。那么,，什么樣的表面活性劑才能被稱為潤濕劑呢,？

顏料潤濕：水中的酞菁藍(lán)（畢克化學(xué)）

潤濕劑除了可以顯著的降低液體表面張力的作用外,，其獨(dú)特的雙親結(jié)構(gòu)還可以改變固液界面的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)潤濕,。潤濕劑分子結(jié)構(gòu)的基本特征是分子的一端具有親水基團(tuán)（鏈段）,，另一端具有疏水基團(tuán)（鏈段）的化學(xué)物質(zhì)。在水溶液中,，疏水鏈段吸附在固體表面,，親水基向外伸向水中，把水和基材的接觸,，變成了水和潤濕劑的親水基團(tuán)接觸,，形成了以潤濕劑為中間層的夾層結(jié)構(gòu)，使水相更容易鋪展,，從而達(dá)到潤濕的目的,。

當(dāng)表面活性劑分子吸附到液體表面時(shí)，體系的表面張力迅速下降

降低表面張力是表面活性劑最基本的作用

水性潤濕劑的大多是陰離子型或非離子型表面活性劑,，較少使用陽離子型表面活性劑,。在有機(jī)介質(zhì)中，則多以高分子類表面活性劑為潤濕劑的（備注：沒有特殊說明的情況下,，表面活性劑都指低分子表面活性劑）,。

大多數(shù)固體在中性甚至弱酸性條件下表面常常帶負(fù)電荷（如不溶性金屬和非金屬氧化物、天然纖維等）,，固體表面強(qiáng)烈的電性容易吸引陽離子型表面活性劑中的陽離子,，從而使得表面活性劑非極性端朝向水相，使粒子表面變得疏水,，從而難以被水潤濕,。因此，在一些希望固體表面轉(zhuǎn)化為疏水性表面的場合,，可用陽離子型表面活性劑,，如十二烷基氯代吡啶，這種作用又稱為反潤濕轉(zhuǎn)化（疏水化）,。

親水型及疏水型表面（圖源：歐蘭達(dá)儀器科技）

①陰離子型潤濕劑

常用的陰離子型潤濕劑有：烷基硫酸鹽(ROSO₃M),，如十二烷基硫酸鈉；烷基磺酸鹽和烷基苯磺酸鹽,；二烷基琥珀酸酯磺酸鹽,，如琥珀酸二異苯酯磺酸鈉；烷基酚聚氧乙（丙）烯醚琥珀酸半酯,；烷基萘磺酸鹽,，如二丁基萘磺酸鈉，商品名為拉開粉；脂肪酸或脂肪酸酯硫酸鹽,，如硫酸化蓖麻油,，其商品名為土耳其紅油。此外,，還有酸皂,、磷酸酯等。

用作潤濕劑的陰離子型表面活性劑分子結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：①疏水基支化程度高,，親水基位于分子中部,，有利于提高潤濕能力。②直鏈表面活性劑濃度很低時(shí),，較長的非極性碳?xì)滏溇哂懈玫臐櫇褡饔?，這可能是前者γ_cmc較低的原因，但高濃度時(shí)短鏈的則更有效,。

②非離子潤濕劑

用作潤濕劑的非離子型表面活性劑有：含有適當(dāng)聚合度的聚氧乙烯脂肪醇,、硫醇、烷基酚等,。如滲透劑JFC，分子通式為RO-(CH2CH2O)nH,，R為C8~C10的烷基,，n為6~8，具有耐酸,、耐堿,、耐硬水、穩(wěn)定好,、與其他類型表面活性劑配伍性好等優(yōu)點(diǎn),。氧乙烯單體為3~4時(shí)的壬基酚(或辛基酚)聚乙烯醚的潤濕性能最好。聚氧乙烯氧丙烯嵌段共聚物,、聚氧乙烯脂肪酸酯,、聚乙烯吡咯烷酮等結(jié)構(gòu)適當(dāng)時(shí)也可用作潤濕劑。

評(píng)價(jià)表面活性劑潤濕性能的方法,。Draves法實(shí)驗(yàn)是評(píng)價(jià)表面活性劑潤濕性能的常用方法,。該方法是在一定溫度下將一定量的纖維或紡織品（或多孔性固體，或固體粉末）放在指定濃度和電解質(zhì)組成的表面活性劑溶液中,，測定完全潤濕所需的時(shí)間,，所需時(shí)間越短，潤濕性越好,。

分散劑

分散是指利用機(jī)械高剪切力并在潤濕劑,、分散劑的作用下將團(tuán)聚的二次顏料、填料粒子解聚分散為細(xì)小的原級(jí)粒子，穩(wěn)定是顏料,、填料的原級(jí)粒子表面被潤濕劑,、分散劑吸附，并通過電荷斥力和空間位阻效應(yīng)使原級(jí)粒子處于穩(wěn)定狀態(tài),，不再產(chǎn)生凝聚,、返粗或沉淀。

分散劑通過物理（如范德華力,、氫鍵,、靜電相互作用）或化學(xué)（強(qiáng)的化學(xué)鍵結(jié)合，如共價(jià)鍵或離子鍵）的方式吸附在顆粒表面,，使顆粒之間保持距離,，降低不受控制絮凝的傾向，在實(shí)際應(yīng)用中只要是通過靜電排斥的時(shí)候或空間位阻的方式來實(shí)現(xiàn),，其作用機(jī)制主要有以下三種,。

①靜電穩(wěn)定機(jī)制；②空間位阻,；③靜電空間位阻穩(wěn)定（圖源：贏創(chuàng)公司）

常用的分散劑主要有①無機(jī)電解質(zhì),。例如聚磷酸鈉、硅酸鈉,、氫氧化鈉及蘇打等,。此類分散劑的作用是提高粒子表面電位的絕對(duì)值，從而產(chǎn)生強(qiáng)的雙電層靜電斥力作用,，有效地防止粒子的團(tuán)聚,。②有機(jī)高聚物。常用的有聚丙烯酰胺系列,、聚氧化乙烯系列及單寧,、木質(zhì)素等天然高分子。此類分散劑主要是在顆粒表面形成吸附膜而產(chǎn)生強(qiáng)大的空間排斥效應(yīng),，因此得到致密的有一定強(qiáng)度和厚度的吸附膜是實(shí)現(xiàn)良好分散的前提,。有機(jī)高聚物類分散劑具有多樣性在水中或在有機(jī)介質(zhì)中均可使用。③表面活性劑,。表面活性劑類分散劑主要包括陰離子型,、陽離子型和非離子型三種類型，它們通過吸附在顆粒表面,，形成一層穩(wěn)定的分子膜,，防止顆粒之間的直接接觸，從而提高分散穩(wěn)定性,。此外,，這些表面活性劑還能降低固液界面的表面張力，促使液體在固體表面更好地鋪展，實(shí)現(xiàn)潤濕效果,。④聚電解質(zhì)分散劑,。如果高分子聚合物是一種高分子聚合電解質(zhì)，那么在某個(gè)確定的pH值下,，它能起到雙重穩(wěn)定作用,，這種情況，就稱為靜電空間位阻穩(wěn)定,。⑤復(fù)合型分散劑,。復(fù)合型分散劑是指通過將不同類型的分散劑（如表面活性劑、聚電解質(zhì)和天然高分子等）組合使用,，以實(shí)現(xiàn)更好的分散效果,，例如表面活性劑與聚電解質(zhì)復(fù)合，天然高分子與無機(jī)電解質(zhì)復(fù)合,。

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注：分散劑的選擇與顏料的表面性質(zhì)有關(guān),。顏料表面的極性因有機(jī)（非極性）和無機(jī)（極性更強(qiáng)）而異，這意味著分散劑錨定基團(tuán)的性質(zhì)對(duì)于最佳吸附至關(guān)重要,。陰離子錨定基團(tuán)的選擇應(yīng)使無機(jī)顏料具有更好的性能,，而陽離子錨定基團(tuán)則更適合有機(jī)顏料。

總結(jié)

潤濕劑側(cè)重于潤濕作用,，通過降低液體的表面張力及界面張力來增加液體的鋪展性和滲透性,。分散劑通過不同的工作機(jī)理（靜電效應(yīng)、位阻效應(yīng)）防止顆粒絮凝,，沉降。

從分子量角度考慮,，潤濕劑的分子量小,，分子量小能夠更快地移動(dòng)到界面，迅速降低表面或界面張力,。分散劑的分子量較大,，較大的分子量可以提供更好的空間位阻，防止顏料絮凝,，保持分散體系處于穩(wěn)定狀態(tài),。

若表面活性劑僅能使微粒潤濕，而不能將能壘（如靜電排斥力,、空間位阻力等）升至足夠的高度以使微粒分散,，則該表面活性劑只能作為一種潤濕劑而無分散作用。反之,，表面活性劑若不能促進(jìn)微粒表面的潤濕,，但卻能產(chǎn)生足夠高的能壘以分散微粒，此表面活性劑則只具有分散作用，是一種分散劑,。潤濕分散劑是指能使固體顆粒表面迅速潤濕,，又能使固體質(zhì)點(diǎn)間的能壘上升到足夠高的一種表面活性劑，潤濕分散劑將兩種作用機(jī)理結(jié)合于一個(gè)產(chǎn)品中,，既能起到潤濕作用也能起到穩(wěn)定作用,。

參考資料

1、張愛黎,，孫海靜主編,，涂料科學(xué)與制造技術(shù)2020

2、翟進(jìn)賢,，郭曉燕,，鄒美帥編著，材料表界面科學(xué)及應(yīng)用

編輯：粉體圈Alpha