作者：葛毅、唐晓华、向阳、吴建军、谈瑶、程纯刚，岳阳凯门水性助剂有限公司
超分散剂是现代涂料工业中获得高品质颜填料分散体不可或缺的添加剂，均匀且稳定的颜料分散状态是涂料具有优秀展色性和高光泽必要条件。分子量分布均一、分子结构可控的超分散剂成为助剂公司一直追寻的目标。本文介绍一种采用可控活性聚合方法制备的超分散剂，其具有较窄的分子量分布和可控的分子结构。因此，其可以通过静电和空间稳定机理对颜填料进行分散，使颜填料分散体具有较低粘度，并在涂料使用中表现出优秀的展色性。该超分散剂在炭黑、酞青蓝、有机红的实际应用中取得了良好的使用效果。
前言
涂料分散剂是一种能把颜填料分散于水或树脂中并且能形成稳定的细小分散悬浮液的物质。涂料分散剂的作用机理有：DLVO扩散双电层稳定机理、空间位阻机理、静电空间稳定机理三种。即分散剂通过吸附在颜料表面上以产生大量的电荷斥力或是提供了足够的空间位阻来防止颜料絮凝，使颜料体系处于分散稳定状态。
涂料用助剂的制备是可控活性聚合技术的重要应用领域，目前国外的大型助剂公司已经开发出用可控活性聚合技术制备的分散剂，并已有相应的产品推向了市场。汽巴公司的 Clemens Auschra 等采用可控活性聚合技术制备了以甲基丙烯酸酯为锚固链段，以丙烯酸丁酯为溶剂化链段的嵌段共聚物。用于分散以 C.I.Pigment Red 254/5 和 C.I. Pigment Red 254/11 为代表的颜料，考察了锚固链段和溶剂化链段长度对嵌段共聚物分散剂分散效果的影响。随着两链段的增长，共聚物的分子量增大，分散剂对两种颜料的分散性能增强，颜料浆具有良好的流变性，同时可以提高固化后的涂膜光泽。与常规丙烯酸分散剂和聚氨酯分散剂相比，采用受控聚合技术制备的分散剂在低极性和高极性涂料体系中都有很好的相容性。在大部分体系中制得的色浆甚至可以用手工调入，这为配方设计师提供了更大的方便。在光泽性能上，该类分散剂在所有体系中都显示出更好的光泽，这表明受控聚合物分散剂有更好的颜料分散性能和稳定性。此外，国内研究人员在这方面也做了相关探索，穆颖等采用氮氧自由基聚合法制备了以丙烯酸丁酯 - b- N,N- 二甲胺乙基丙烯酸酯为单体的嵌段共聚物，同时采用了酸性物质对锚固基团上的胺基进行改性，使锚固基团变为阳离子型的铵盐，提高它对颜料的适用性。与常规的分散剂相比，该分散剂对炭黑表现出极好的稳定性及分散体系的流变性，当添加量≥50%时，色浆几乎接近理想的牛顿流体。由于避免了絮凝现象的出现，涂膜的高光泽和鲜映性明显提高。柴月娥采用 ATRP 法合成了以聚乙二醇单甲醚为溶剂化链，聚苯乙烯为锚固基团的 AB 嵌段型分散剂，探讨了其作为分散剂对炭黑在水中分散性的影响。通过调节两链段的比例和分散剂的加量，可以获得较好的分散效果，有效地减少炭黑颗粒的絮凝，且颗粒均匀，粒子平均粒径小。与传统分散剂相比用其分散的色浆，具有更好的储存稳定性。
岳阳凯门水性助剂有限公司通过可控活性聚合开发了一种超分散剂Greesol DP1050。
本文着重探讨了该分散剂在水性色浆中的降粘性、展色性，在水性树脂涂料中相容性等多种应用性能，同时研究了该分散剂对漆膜的光泽度、硬度、耐水性、附着力以及耐盐雾性能的影响。
1、实验部分
1.1◆ 试验仪器与设备
玻璃烧杯(250mL），电子天平（JA-5003），分散机（400W)、50um线棒、秒表（PC2810），快手研磨机（KS-370），数显粘度计（NDJ-8S），烘箱（DHG-9070A），黑白卡纸、一次性滴管（2mL）等。
1.2◆ 试验原材料及配比
分散剂Greesol DP1050、基材润湿剂GS194、流平剂LE7、消泡剂DF84、控泡剂DF01，工业级，岳阳凯门水性助剂有限公司；竞品；DPNB、BCS、PGDA、DMEA，试剂级，阿拉丁化学试剂；中高色素碳黑C311，工业级，上海焦化有限公司；中低色素碳黑MA-100，工业级，日本三菱化学公司；酞青蓝BGS、有机红F3RK，工业级，上海百艳实业有限公司，丙烯酸乳液719F，工业级，巴德富集团有限公司，环氧乳液2060H、羟丙二级分散体、异氰酸酯固化剂3598T，工业级，联固化学有限公司；水溶性树脂350，工业级，南方树脂集团等。
1.3◆ 水性色浆的制备
按照表1称取准确称取各个组分，并加入与颜填料质量相等的锆珠，使用快手分散机进行研磨，以3000r/min的速度研磨分散1h，过滤出锆珠，制得色浆分散液。
1.4◆ 试验测试方法
按 GB/T 2794–2013《胶黏剂黏度的测定单圆筒旋转黏度计法》，使用上海昌吉地质仪器有限公司的DDJ-8S 旋转黏度计测量分散液的黏度。
展色性测试方法：将成品水浆与标准白漆按1：25的比例进行冲淡后取黑白卡纸用标格达公司的50um线棒进行刮板测试，对比不同水浆的展色性能。
体系相容性评估测试方法：分别在丙烯酸乳液、环氧乳液、羟丙二级分散体及水溶性树脂体系中添加5%分散剂，放入50℃烘箱中保温24h后观察是否发生增粘、絮凝或凝胶现象，以此评估分散剂相容性优劣。
DP1050制备的成品色浆在水性涂料体系中的应用表现，测试方法：按表2中的配方在双组份聚氨酯清漆中加入10%成品色浆进行喷板后评估制板后的板面效果。
测试配方如表2所示：
按GB/T6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》，使用BGD公司的小车式铅笔硬度计进行测试漆膜硬度。按 GB/T4893.6-2013《家具表面漆膜理化性能试验第6部分:光泽测定法》，使用Pushen公司的光泽仪测定漆膜光泽度。按GB/T1733-1993《漆膜耐水性测定法》，使用标准(GB/T1733-1993)中浸沸水试验法，测试其耐水性。按GBT 1771—2007《色漆和清漆 漆膜耐中性盐雾性能测定》使用东莞市梵码电子科技有限公司的FM-90D盐雾机进行盐雾测试。
2、实验结果与讨论
2.1◆ Greesol DP1050针对不同颜料降粘效果
按表1中通过水性无树脂色浆参考配方使用快手研磨进行水浆制备，过滤后控温测试分散粘度，使用旋转数显粘度计对水浆粘度进行测试判定分散剂对颜料的降粘效果。
如图1所示，Greesol DP1050对有机颜料具有优异的降粘性，特别是对于20%固含的高色素碳黑具有极为优异的降粘性和展色性，且添加量较低，其主要原因是由于Greesol DP1050采用了可控活性聚合工艺，其分子量大小均一，且结构可控，在润湿分散时每一个分子链能够起到相同的润湿分散作用，因此其相较于常规聚合的竞品具有更加优异的降粘性能。
2.2◆ Greesol DP1050针对不同颜料展色性效果
测试方法：将成品水浆与标准白漆按1：25的比例进行冲淡后取黑白卡纸用50um线棒进行刮板测试，对比不同水浆的着色性能。
图2 Greesol DP1050针对不同颜料展色性效果
如图2所示Greesol DP1050在炭黑、酞青蓝、以及有机红三种颜料的展色性上均优于竞品，该优势使得其在油墨以及涂料应用领域具有更广阔的应用前景。其主要原因是由于Greesol DP1050采用了可控活性聚合工艺，其分子量大小均一，且结构可控，在润湿分散时每一个分子链能够起到相同的润湿分散作用，使得每个颜料粒子能够分散的更加均一，因此其相较于常规聚合的竞品具有更加优异的展色性能。
2.3◆ Greesol DP1050体系相容性测试评估
体系相容性评估测试方法：分别在丙烯酸乳液、环氧乳液、羟丙二级分散体及水溶性树脂体系中添加5%分散剂，放入50℃烘箱中保温24h后观察是否发生增粘、絮凝或凝胶现象，以此评估分散剂相容性优劣。
如图3和表3所示，在不同树脂体系中，Greesol DP1050都具有优异的相容性，其主要原因是由于Greesol DP1050具有良好的水溶性，同时其为非离子型分散剂，所使用的溶剂为水，与水性体系能够较好地相容。
2.4◆ Greesol DP1050制备的成品色浆在水性涂料体系中的应用表现
如图4和表4所示，采用Greesol DP1050制备的水浆在成品涂料具有很好的漆膜表现，能获取较高的漆膜光泽度，硬度和附着力，且不会影响漆膜的耐水性能。其主要原因是由于Greesol DP1050 在结构设计时准确地控制了分子量的大小以及亲水亲油基团的比例。
2.5◆ Greesol DP1050对漆膜耐盐雾性能的影响评估
测试方法：在水性成品涂料中添加3%DP1050，调漆后制板并对漆膜进行划叉和封边处理后放入5%中性盐雾实验箱中进行测试，240h后取出并拨开划叉部位的漆膜，观察划叉部位腐蚀程度。
如图5和表5所示，采用Greesol DP1050制备的水浆在成品涂料具有很好的漆膜表现，不影响漆膜耐盐雾性能。其主要原因是由于Greesol DP1050 特殊的分子结构，亲油基团能有效阻隔盐雾对基材的侵蚀。
3、结论
由于Greesol DP1050采用了可控活性聚合工艺，其分子量大小均一，且结构可控，在润湿分散时每一个分子链能够起到相同的润湿分散作用，Greesol DP1050对有机颜料具有优异的降粘性，特别是对于高色素碳黑具有极为优异的降粘性和展色性。同时不仅对炭黑，对酞青蓝及有机红同样具有优异的展色效果，该优势使得其在油墨以及涂料应用领域具有更广阔的应用前景。
基于可控聚合的Greesol DP1050准确地控制了其分子量的大小和亲水亲油基团的比例。因此其在不同树脂体系中都具有优异的相容性。同时添加Greesol DP1050制备成品涂料在应用测试中表现优秀，不仅能获取较高的漆膜光泽度，硬度和附着力，还不会影响漆膜的耐水性能和耐盐雾性能。
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