本研究的目的是開發出用於水性顏料濃縮漿的聚合物型潤濕分散劑，且不會對水性塗料的防腐性能產生明顯的負面影響。本研究比較評估了采用多種聚合工藝所制備的聚合物。成都化工原料廠家

潤濕分散劑讓分散過程效率更高：

分散過程中需要研磨顏料附聚體，從而最大地展現出顏料（往往很昂貴）的顏色性能，滿足光學方面的要求，例如色點、色強度、色度和透明度。潤濕分散劑潤濕顏料表面，避免分散後的顏料顆粒再次附聚。

高品質水性塗料裏，聚合物型潤濕分散劑可通過官能團的吸引作用而錨定於顏料表面。由於它們的大分子結構和靜電排斥作用，這種分散劑可保證塗料內部獲得足夠的穩定性[1,2]。

和低分子量產品相比，含聚合物型潤濕分散劑的漆膜通常有更高的耐機械性能和耐化學性能。盡管如此，但聚合物型助劑對水性塗料的耐水性和防腐性仍然有著負面的影響。這種影響產生的原因可以通過錨定基團的高極性來解釋，特別在塗料基體內部的部分聚合物並未固定於顏料表面時，這種現象則更加明顯。成都化工原料廠家

聚合物型分散劑的效率與分子量、單體選擇以及單體單元在聚合物上的排布關系密切[1-3]。當錨定基團之間的距離很近時，分散劑與顏料表面的固定效果更好。圖1顯示的是組成相同，但結構不同的聚合物：純統計學分布即單體在聚合物中呈隨機分布的聚合物（a）；單體積聚於聚合物一端的嵌段共聚物（b）。嵌段共聚物由錨定和穩定單體組成，因此組成了高效的潤濕分散劑。

接枝共聚物是一種特殊的類型，錨定基團既可位於梳狀聚合物的側鏈上，也可位於聚合物主鏈上（圖2）。自然這些結構能夠與顏料表面接觸特別多，因此被視為高效的潤濕分散劑。圖3可以看到，和純AB嵌段共聚物相比，每單位體積裏接枝聚合物的錨定基團和穩定鏈段的數量要多得多。

圖1：相同組成但結構不同的聚合物：a)統計分布的共聚物b) AB嵌段共聚物

圖2：呈統計學分布的接枝共聚物示意圖

圖3：共聚物在顏料表面的示意圖a)統計學分布的接枝共聚物以及b)AB嵌段共聚物

能夠生產指定結構聚合物的現有方法有很多，包括加成聚合，離子聚合和自由基聚合等等[4]。

關於自由基聚合工藝，大分子單體的自由基聚合(FRP)就可用於制備接枝共聚物，而這就是靈活的受控自由基聚合(CRP)，即像所有靈活的聚合方法一樣，合成嵌段共聚物時可以靈活調整嵌段數量、嵌段長度以及嵌段長度的分布[5，6]。

每種方法從技術角度或者商業角度都有利有弊。例如，靈活的受控自由基聚合(CRP)可創造出各種聚合物結構，但生產這些聚合物往往耗時很長。另一種工藝缺點則是銅催化劑或烷基鹵化物的分離問題，因為它們會引起變色，影響漆膜的防腐性能。成都化工原料廠家

比較而言，采用自由基共聚（FRP）的（甲基）丙烯酸酯類常常會導致統計學分布，附著時的選擇性依賴於各自單體對彼此的共聚常數[7]。這種方法的優點是對起始原料的純度要求最低，技術角度上來看容易處理。

本文研究了采用各種生產工藝制得的潤濕分散劑，並將它們應用於水性塗料進行了廣泛的評估。

本文比較了采用自由基聚合制備的梳狀接枝共聚物和CRP工藝得到的聚合物。還比較了傳統的共聚物型分散劑，選擇的是一只用於水性工業塗料的標準產品。

本研究目的在於通過比較顏色性能和防腐性能，提供一只效率盡可能高的潤濕分散劑產品。

研究比較了的共聚物分散劑有：

MS      – 市場標準：通過自由基聚合得到的傳統共聚物型分散劑（共聚單體呈統計學分布）

CRP    – 通過受控自由基聚合得到的接枝共聚型分散劑（與FRP1 組成相同）（精確的交互結構）

FRP1  – 通過自由基共聚得到的接枝共聚型分散劑（共聚單體呈統計學分布）

FRP2  – 通過自由基聚合得到的接枝共聚物型分散劑（優化的組成）

顏料濃縮漿的生產：

評估的顏料有：PR 101，氧化鐵紅；PB 15:4，酞菁藍；顏料濃縮漿的配方列於表1。研磨設備為Skandex震蕩機，研磨介質為200 g玻璃珠（ø 2.5-2.8 mm），分散時間為1小時（PR 101）或2小時（PB 15:4）。

測試用塗料：

本文測試了顏色和鹽霧方面的性能，測試的體系為室溫固化的水性雙組分塗料，顏料濃縮漿的加入量為PR101：8，PB 15:4：4%。同時我們還在其它配方裏也進行了測試，如水性聚酯-氨基烤漆。由於結果類似，所以並未在這裏討論。測試體系為單組份丙烯酸底漆，加入了PR 101的濃縮漿，比例為7：3。

測試方法：

根據DIN EN ISO 3219方法測試了顏料濃縮漿的流變性能，流變計為Thermo Electron公司的RotoVisco1（錐板CP 35/2°，D=0-1000 s-1）。顏色性能則是通過測量顏色的分光光度，即將雙組份聚氨酯塗料應用與Leneta卡紙上，濕膜厚度為150 µm，然後使用X-Rite的SP62分光光度計就行測量。鹽霧測試按照DIN EN ISO 9227方法（1200 h），基材為鐵板，測試塗料是雙組份聚氨酯體系。水吸收率則是通過稱重法來測定，即首先與鋁板上塗布單組份底漆後稱量初始重量，然後將鋁板水浴置於水浴中，室溫24小時後再稱重。

結果討論

顏料濃縮漿的流變性能

圖4：儲存前後含不同潤濕分散劑的顏料濃縮漿的動態粘度(D=100 s-1)，顏料為PR 101和 PB 15:4，儲存條件為50°C，7天。

圖4顯示的是儲存前後顏料濃縮漿的動態粘度。研究所用的分散劑（CRP，FRP1，FRP2）均有良好穩定的粘度性能。測量結果上不同的產品之間並無明顯區別。從趨勢上看，優化的潤濕分散劑（FRP2）的降粘效果更為明顯。采用市場標準產品（MS）制得的藍顏料濃縮漿儲存後粘度有所下降。這說明顏料分散後才被潤濕，顯示潤濕效果更慢。而儲存後的含MS的PR 101濃縮漿則產生了負面的增粘效果。

一般而言，采用受控聚合方式可以得到分子量分布更窄的產品，這對溶劑型塗料有著正面的效果。但對水性色漿來說，由於分散體的粘度與聚合物分子量無關，所以並無益處[8]。成都化工原料廠家

最好的顏色性能

表2：含不同分散劑的雙組分聚氨酯全色漆的顏色性能，顏料為PR 101 和PB 15:4

表2列出的是本實驗所測試產品的顏色性能，可以看到性能接近，但是FRP2的著色力和相容性（霧影）更好一些。和市場標準產品（MS）相比，含測試產品（CRP，FRP1，FRP2）的有機藍顏料展現出稍高的著色力。而對於無機紅顏料，和市場標準產品相比相容性更好，著色力則稍高（高5%）。

這顯示對於水性接枝共聚物分散劑，對於聚合物結構上的單體分布要求並不苛刻。然而通過FRP1 與 FRP2的比較可以看出對組成的要求則更為嚴格。成都化工原料廠家

防腐性能的新標準

圖5顯示的是含雙組份聚氨酯的水性工業塗料在鹽霧測試後的結果。兩種塗料含有有機的酞菁藍和無機的氧化鐵紅。使用標準分散劑（MS）的塗料展現出最大的破壞，既有氣泡出現，又有腐蝕蔓延，顯示對漆膜的保護不足。

含相同組成的潤濕分散劑（受控型CRP以及自由基聚合型FRP1）的塗料品質相同，特別是氣泡情況比市場標準稍好一些。含優化分散劑FRP2的塗料結果優異。整個鹽霧試驗中塗料並未有大的變化。

圖5：鹽霧測試結果（DIN EN ISO 9227；1200 h）（體系：基於顏料PB15：4（上）和PR 101（下）的水性雙組份聚氨酯塗料；基材：鐵板；分散劑：從左至右為MS，CRP，FRP1，FRP2）

降低吸水性提高保護性

圖6：基於不同分散劑的單組份丙烯酸底漆，含PR 101顏料濃縮漿；基材：鋁，室溫水中儲存24小時後測量

吸水性測試進一步確認了鹽霧測試的結果（圖6），市場標準分散劑的吸水性最高。塗料含兩只組成相同但合成工藝不同的分散劑（CRP，FRP1）的結果相似。塗料含優化分散劑FRP2的吸水率最低。實際上，水接觸漆膜可使漆膜溶脹，導致漆膜更軟更易於被破壞，而吸水性低則讓漆膜的溶脹性盡可能低，從而獲得較高的機械性能。最後要說明的是，含有優化分散劑FRP2的漆膜沒有出現發白現象，外觀沒有變化。

結論

本研究比較了采用受控自由基聚合和自由基聚合所得到的潤濕分散劑。結果顯示合成工藝並不會太大地影響水性顏料濃縮漿的顏色或流變性能。並且不同的工藝對腐蝕性或吸水性的影響也沒有明顯區別。因此接枝聚合物的單體是否嚴格分布（CRP）或隨機（FRP1）分布，看起來不會影響所評估的性能。和市場標準產品相比，所評估的潤濕分散劑光譜性能更好。甚至優化組成的FRP2的光譜性能增加地更為明顯[9]。

結果一覽表

■采用自由基聚合和受控自由基聚合制備了接枝共聚物。成都化工原料廠家

■從流變、顏色和耐腐蝕方面，研究了用於水性顏料濃縮漿和工業塗料的潤濕分散劑的性能。

■結果顯示兩種聚合技術得到的產品性能接近。但聚合物型助劑的組成會影響性能。

■這些潤濕分散劑中最優異的產品可滿足流變和顏色性能的要求，同時提供良好的防腐蝕性能。