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用于分散有机颜料和炭黑的润湿分散剂的选择(二)

 Polywill 2019-10-17

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高分子量润湿分散剂的新品种 - CPT聚合物

常见的用于分散有机颜料和炭黑的高分子量润湿分散剂从化学结构上分类,主要有聚氨酯、丙烯酸酯、高分支多胺等种类。其中丙烯酸酯类型的分散剂在不同时期有着不同的合成技术,粗略可以将它们分为两大类,即随机自由基聚合技术和可控聚合技术(CPT,即 Controlled Polymerization Technologies)

可控聚合技术也叫活性聚合技术,最早始于上世纪50年代所发现的阴离子聚合技术,但直到80年代发现了可控聚合技术之一的基团转移聚合方法,才开启了这种技术的工业应用之门。到了90年代,各种形式的活性自由基聚合技术的出现又使可控聚合技术的发展登上了一个新台阶。可控聚合变得越来越容易实现,制造成本大幅降低,其应用越来越普及。所以,可控聚合技术包括了不同时期所发现的不同类型的聚合技术,这种技术只能应用于丙烯酸单体的聚合。

采用随机自由基聚合方法进行高分子聚合时,各个高分子链的反应无法保证同时进行、保持同步,因此各个高分子链的反应有先有后,有些聚合物链在反应过程中已失去了活性的时候,另一些聚合物链则还具有活性。最终得到的高分子产物为随机共聚物,高分子中各种单体的位置均为随机分布。因此,该方法无法在聚合物链中对特殊官能团或极性进行定位,也无法得到结构化的聚合物,如嵌段共聚物或梯度共聚物。每个分子的分子量相差很大,分子量分布很宽,一般多分散性系数大于2。

与此相反,可控聚合技术让单体的聚合反应以均匀、同步的方式进行。由于不存在副反应,所有的共聚物都具有相同的反应进程,从而得到分子量分布较窄的聚合物,如图3所示。

图3随机共聚物(FRP)与可控聚合物(CPT)的分子量分布对比

可控聚合技术所合成的聚合物分子量分布较为狭窄,这对降低色浆粘度、提高分散剂的相容性范围极为有利。

更重要的是,很多CPT润湿分散助剂具有高分散性能,例如特别适用于分散有机颜料和炭黑等难以分散的颜料。下图是不同类型的分散剂在溶剂型2KPU体系中分散FW200的黑度对比结果。

图4聚氨酯分散剂与CPT分散剂分散高色素炭黑的黑漆外观对比

可控聚合技术仅局限于丙烯酸类聚合物,它是对传统聚合技术的补充,这种新型的合成技术能够使用完全相同的原材料而得到性能更高的润湿分散剂产品,从而满足了涂料生产商针对越来越多不同使用情况下的配方要求。

另外还有一类特殊的颜料衍生物可以作为上述各种润湿分散剂的增效剂,以帮助提高有机颜料和炭黑的分散性能,这类助剂的作用通常表现为降低研磨料的粘度,以及提高涂料漆膜的外观性能,例如透明性、光泽、雾影等。

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