1、颜料分类 无机颜料：由各种金属的氧化物和盐组成的矿物性物质，如钛白粉、氧化铁、铬系颜料等 金属颜料：铝粉、银粉、铜粉及多角效应颜料等 有机颜料：酞菁类、偶氮类、喹吖啶酮类、二噁嗪类、异吲哚啉酮类、苯骈咪唑酮类、吡咯酮类、喹酞酮类、稠环苝系颜料等 碳素材料：碳黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、富勒烯，属于无机颜料范畴，但其特性与有机颜料类似 2、颜料分子结构  偶氮结构 联苯胺黄 PY13  异吲哚啉酮结构 PY 110  喹吖酞酮结构  吡咯酮结构 DPP红  酞菁结构  稠环结构  碳黑结构 3、颜料表面特性 3.1 粒子表面电荷 颗粒表面电荷：永久结构电荷，配位表面电荷，离解表面电荷 永久结构电荷：源于矿物质中的晶格取代或晶格缺失，表面带负电，如无机颜料。 配位表面电荷：与颗粒表面的官能团相关，决定颗粒表面的电位离子，如H+和OH-；此外与表面官能团发生反应的专性吸附离子形成的配位络合物表面电荷。 离解表面电荷：源于自身的解离，颗粒表面具有酸性基团，解离后表面带负电；颗粒表面具有碱性基团，解离后带正电； 在一定条件下，当颗粒表面电荷为零时，这时体系的pH值称为零电荷点。 3.2 有机颜料粒子形态 有机颜料粒子以微晶、晶体、聚集体、凝聚体及絮凝物形态存在；把晶体、微晶称为初级粒子，对于光的散射、吸附起着决定性的作用，不具有内部表面；而凝聚体及絮凝体称为二级粒子，粒子之间具有空穴，在分散介质中可完全被分离为初级粒子。 颗粒粒径大小与其光学特性有直接关系，通常颜料粒子对光线的反射作用和晶体粒子与周围介质的折射系数之差有关，该折射系数之差愈大，对光的反射作用愈明显，其遮盖力、亮度增加。同时也影响颜料的润湿性能、耐光牢固以及耐溶剂性能。 颗粒粒子的大小、分布状态、表面物理特性都影响到润湿、色光、鲜艳、透明性、着色力及耐光、耐溶剂等应用性能。
1、分散剂类型 1.1 阴离子型润湿分散剂 由非极性带负电荷的亲油的碳氢链部分和极性的亲水的基团构成，在分子的两端，形成不对称的亲水亲油分子结构。如油酸钠、聚羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐等。阴离子分散剂相容性好，广泛用于水性涂料及油墨中。 1.2 阳离子型润湿分散剂 非极性基带正电荷的化合物，主要有胺盐、季胺盐、吡啶鎓盐等。阳离子表面活性剂吸附力强，对炭黑、各种氧化铁、有机颜料类分散效果较好；要注意其与基料中羧基起化学反应，不要与阴离子分散剂同时使用。 1.3 非离子型润湿分散剂 在水中不电离、不带电荷，在颜料表面吸附比较弱，作润湿剂用；为聚乙二醇类和多元醇类，与阴离子型分散剂配合用于水性色浆、水性涂料及油墨中。 1.4 两性型润湿分散剂 是由阴离子和阳离子所组成的化合物。如磷酸酯盐型的高分子聚合物。这类聚合物酸值较高，可能会影响层间附着力。 1.5 电中性型润湿分散剂 分子中阴离子和阳离子有机基团的大小基本相等，整个分子呈现中性，但有极性。如油氨基油酸酯C18H35NH3OOCC17H33。 1.6 高分子型超分散剂 高分子型分散剂具有锚定基团和亲水基团，分散、稳定性为最佳。如聚多己内多酯多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物型、聚丙烯酸酯型、聚氨酯型或聚酯型高分子分散剂等。 1.7 受控自由基型超分散剂 三种受控自由基聚合技术(CFP)合成：ATRP(原子转移自由基聚合),可合成高度控制、分子量分布更窄的聚合物；RAFT(可逆加成断裂链转移可控自由基聚合)，可合成整体（基团及分子量）控制的聚合物；NMP(稳定自由基聚合)，可控制持续自由基浓度及速度的合成技术。受控技术合成的分散剂相对分子质量分布更窄，锚定基团更为集中，分散效率更高。 2、润湿分散机理 润湿过程     在水性体系中两种稳定机理共存：静电稳定和空间位阻稳定 3、涂料中颜料电荷变化 树脂对于颜料带电的影响比溶剂大。无机颜料由于树脂和表面活性剂的影响，带电极性易发生变化，在酸性树脂溶液中带正电。有机颜料不因树脂和表面活性剂而改变带电极性，多数有机颜料具有电子供给置换基的带正电，具有电子接受置换基的带负电。 涂料中的颜料带电与溶剂分子和颜料表面之间的电荷移动有时没有决定关系。颜料的带电由分散介质和树脂分子的接触带电而决定。 分散稳定主要取决于分散粒子所带电荷的斥力和范德华引力间的能量关系。在涂料中，颜料粒子是分散在树脂和表面活性剂等组成的漆料之中，颜料分散稳定性未必与带电量有对应关系，因为还有树脂或表面活性物质吸附在颜料表面上提供的空间位阻作用。所以分散粒子带电量是分散体系稳定的重要因素之一。 4、高分子在颗粒表面的吸附机理 高分子在颜料表面上的吸附，对涂料中颜料的分散、分散体系的稳定性、涂料施工时的流动性和涂膜的附着力均有较大的影响。 4.1 高分子浓度对吸附的影响 在不同的高分子化合物溶液中颜料表面吸附的高分子化合物的分子量是不相同的。颜料表面的吸附层是高分子化合物和溶剂的混合物。溶剂的吸附量，在高分子浓度低时，吸附量增高，当高分子浓度增加时，溶剂吸附量减少。 在浓度低的范围内，高分子量化合物被选择吸附。在高浓度范围内，选择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。 4.2 颜料表面酸-碱性对吸附的影响 为了提高颜料的润湿、分散效率，必须考虑颜料表面酸，碱基的特性和润湿分散剂的类型。具有碱性表面的颜料和填料应使用阴离子型表面活性剂或非离子型；具有酸性表面的应使用阳离子型表面活性剂或非离子型；具有两性表面的颜填料，阴离子型及阳离子型表面活性剂都能产生吸附。但是两种类型的表面活性剂不能同时使用，否则它们之间会优先发生反应，失掉作用力，必须分开使用，先用阳离子型、后用阴离子型、再用阳离子型。 4.3 颜料的表面形态对吸附的影响 众所周知，粒子表面的原子力场是没有饱和的，还有一半剩余价力。另外粒子表面不是一个真正光滑平面，有许多凹凸的部分，所以表面不同部位的原子，其价力的饱和程度是有差异的。左棱、角、边及凹凸部位剩余价力较强，具有较大的吸附力。 4.4 加料次序对吸附的影响 涂料是一个多相体系，树脂、溶剂、助剂会在颜料表面上产生竞争吸附。颜料表面的性质、溶剂的性质和聚合物的结构，都会影响聚合物在颜料表面上的吸附。在水性体系多为含活性官能基的极性体系，最好是先加颜料，再加分散剂，最后加树脂。 4.5 高分子结构、温度、pH及电解质的影响 高分子结构和类型不同，在颗粒表面上的吸附不相同。温度对离子型和非离子型高分子的吸附的影响大。温度增加，离子型高分子的吸附量降低，而非离子型高分子的吸附量增加。pH值不同，离子型高分子的吸附则不同，对非离子型高分子影响小。电解质加入，降低离子型高分子之间的斥力，同时压缩固体双电层，从而提高离子型高分子的吸附量。但影响光泽和粘度。 4.6 高分子吸附方式 按高分子化学结构、溶剂特性和颗粒表面特性，高分子在固液界面上的吸附方式有： （1）离子交换吸附：电离形成的高分子离子取代吸附反离子而产生的吸附作用； （2）氢键吸附：高分子离子或分子与极性基团所形成氢键而吸附； （3）离子对吸附：离子吸附于未被反离子“占有”的反电荷固体表面上； （4）π-π键吸附：高分子表面的强电性位置与具有π电子键的粒子表面产生π-π键吸附； （5）憎水作用吸附：吸附于固体表面的高分子以团聚的状态存在； （6）化学作用吸附：固体表面与高分子的活性基团通过化学键而形成的吸附； （7）色散力吸附：其存在于所有的吸附中，且随分子的增大而增大。 当高分子链的一端被化学接枝或物理吸附在颗粒表面时，颗粒表面对高分子链有着束缚作用，高分子链将会表现出比溶液中自由的链更加丰富的构象行为。吸附构象行为分为三种：平铺型、环型和尾型。 5、高分子吸附层 当颗粒表面分子与高分子间的引力大于高分子内部分子间的引力时，高分子就会被吸附在颗粒表面上。高分子的运动单元可以是分子的侧基、支链、链节、链段、分子，运动单元的多重性取决于分子的结构，同时也与温度等外界条件有关。 吸附层厚度主要由嵌段共聚物高分子中非吸附性链段的长度决定。一般情况下，高分子吸附层厚度为10～20μm，最好为15μm左右。
1、润湿分散剂的基团影响 高分子润湿分散剂由锚固基团和亲水基团组成。锚固基团有芳基、烷芳基、烃链、胺基等；亲水基团有羧基、磺酸基、羟基、氨基及长聚醚链等。不同种类的分散剂因其化学结构不同,与颜料粒子间的结合方式、结合力大小均有所差别。 颜料-分散剂-水三者之间的作用力是粒子能否稳定分散的决定因素,高分子锚固基越多，与颜料离子的结合力就越大,越有利于分散稳定；亲水基与水有足够的亲和力,具备良好的相溶性,聚合物链才能在水中充分伸展,形成有效的立体空间位阻稳定。 若分散剂的亲水链太长,则亲油性相对减弱,使分散剂从粒子表面脱落,或在颜料粒子表面产生折叠现象，引起粒子之间的缠结，造成絮凝。若分散剂的亲水链过短，则立体空间效应就差。故合成聚合物分散剂时,一般亲水链含30～80个碳原子，最好含50～65个碳原子、链长为150Å左右。 分散剂具备一定相溶性的情况下,疏水性越强,分散效果越好。很多分散剂中都含有芳环结构（疏水基团）,利用芳环与有机颜料分子平面形成强的π-π键,使二者牢固地结合在一起。 2、润湿分散剂类型 聚氨酯类：阴离子型、非离子型、超支化聚酰胺-酯类。 聚丙烯酸类：阴离子型、接枝梳状型。 聚马来酸类：阴离子型、阳离子型、接枝梳状型。 聚氨酯类高分子分散剂分散性能优于聚丙烯酸类高分子分散剂。按锚固基团(A)与空间位阻基团(B)的排列顺序不同，有四种类型： 3、分散剂结构对分散性能的影响 3.1 聚丙烯酸分散剂（20wt%TiO2的分散性能) 3.2 聚马来酸酐衍生物分散剂 3.3 聚异丁烯衍生物分散剂 聚异丁烯-马来酸酐共聚物 3.4 三元共聚物分散剂 聚苯乙烯磺酸钠-丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物 聚苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸丁酯共聚物 3.5 聚酚醛聚氧乙烯醚分散剂 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 3.6 聚氨酯超分散剂 非离子型端聚醚-聚氨酯聚合物 端甲基丙烯酸聚醚-丙烯酸/聚氨酯梳状聚合物 端聚醚-聚氨酯聚合物 3.7 受控自由基型超分散剂 单电子转移活性自由基受控技术合成（SET-LRP） 原子转移自由基受控技术合成（ATRP)
分散良好的颜填料分散体对涂料的着色力、透明度、遮盖力、表面光泽和流动性影响非常大，评价分散剂的分散能力从五个方面进行： 2、着色力：从展色性、色相、丰满度、透明性、色衰观测分散能力 3、相容性：相容性不好产生浮色、发花，色差，影响体系稳定性 4、光泽：颜料分散体引入体系后，颗粒表面活性剂与体系树脂、助剂发生相互作用，从而影响状态，容易产生触变性和假塑性，影响流平和光泽。 5、产量：好的分散剂提高颜料浓度，可以提高产量。同时有利于减少损耗和能耗，从而降低劳动力成本和固定成本。
湿润分散剂的添加量应根据分散剂种类、颜料种类及特性而定。每种颜料在一个特定的分散体系中都存在一个最佳的浓度值。这个最佳值与颜料的比表面积、吸油量、最终要求的细度、研磨时间和色浆中所用树脂聚合物的特性有关；要根据这些条件实验而定，在实验时一定要把设备、工艺因素考虑进去。 无机颜料用低相对分子质量的湿润分散剂，添加量按颜含量的1%～5% ；采用高分子分散剂，添加量按颜料吸油值的 10% 计算。有机颜从比表面积考虑，传统经验方法1m2添加2mg分散剂，常用于颜料表面处理。 对于涂料体系，有机颜料最好采用高分子分散剂：碳黑，添加量按 DBP 吸附值的 20% 计算；有机颜料，添加量按颜料 BET 的 20%～50%计算，BET越大，用量就越多。 |
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