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1、涂布颜料最佳分散剂川量的研究陈金堂颜进华陈克复（华南理工人学制浆造纸工程国家重点实验室，广州,510640）颜料分散是涂布加工纸涂料配制的关键步骤,也是制备性能良好的涂料利生产令人满意的涂布加工纸的基木保证。颜料的分散也称口料的制备，是通过添加化学分散剂并施以足够能量，破坏干粉状颜料的粒子群,使其处于良好的胶体化分散状态。木文对5种不同的干粉颜料粒子分散状况进行了研究,确定了不同颜料分散的最佳分散剂用量。1化学分散剂的分散机理概述颜料的分散是用化学分散剂來増湿颜料粒子，排出颜料粒子间的空气，调节颜料粒子的表面电荷，从而防止粒子絮聚，降低涂料粘度。将化学分散剂加入颜料
2、悬浮液中时，分散剂在水屮迅速电离，电离的部分阴离子强烈地吸附在颜料粒子的表面。由丁•颜料的分散都是在碱性条件卜•进行的，使得颜料粒子农而集结了大量的阴离子。颜料粒子表面阴离子吸引阳离子，使得距离粒子农面-淀范由内形成了宙过量阳离子组成的包由层，将整个粒『包帀起來。但就悬浮液的整体而言,正负电荷的净平衡并未改变，这种结构叫双电层结构，具彳j一定的电位。过量的阳离子称为平衡离子，分布在颜料粒子周用一定的厚度内并在那里定位。因此，可将包含双电层结构的颜料粒子看成是一个人的粒子体系。研究农明［1］,颜料粒子上吸附的阴离子集中在只冇一层离子片度的层内，而包含平衡离子在内的分散
3、层的厚度可达儿十埃,在一般的情况F,足以使颜料粒子札I互排斥，达到均匀分散。一般地，分散良好的平衡离子层的厚度和静电荷的浓度川使在强烈的动力作用下也不会使颜料粒子集结在一起［2］。山于这种体系周围布满正电荷，使颜料粒子间产生斥力，另外，山于这种双电层结构,使得颜料粒子覆盖有一层保护胶质，减少了粒子间的吸引力。这两种作用的结果,避免了颜料粒子的絮聚,使得颜料粒子处于稳定的分散状态。颜粒粒子分散后，周围充满流动介质，使颜料体系容易流动，衣现为粘度降低。当颜料粒子周围全部被这种润滑作用的介质包围时，粘度达到垠低，此时稳定这种分散体系所需的分散剂就是最佳分散剂用量。实际上，
4、颜料分散过程也就是寻找其最佳分散剂川量的过程。不同种类，不同级共至不同生产批号的颜料其分散剂用量都有区别,所以配制涂料前要进行分散剂用量的确定实验。2实验2.1原料:5种干粉状颜料粒子，其中1#、2#、3#为高岭土,4#、5#为碳酸钙;DC分散剂。2.2主要实验仪器:NDJ・5涂・4型粘度计,SediGraph5100.V202粒度分布仪。2.3实验方法:取该5种颜料粒子各100份川己成固含量为50%的浆状液。如前所述，颜料的分散一般是在碱性条件下进行的，因此用Na011（0.IN）将1#,2#,3#浆状液的pH值调至8.5。4#,5#两个试样为研懈粉状碳酸钙，山于
5、其悬浮液的PH值均高于10,故不用NaOH溶液进行调节。本次实验选用的化学分散剂为DC分散剂，它是一种聚丙烯酸钠型•分散剂，特点是应用范围广，并具冇良好的耐热性、互溶性和粘度稳定性。将配制的5份颜料粒子悬浮液逐滴地加入DC分散剂，并用搅拌器不停地搅拌，在此过程中测量颜料悬浮液的粘度。本实验选用的是NDJ-5涂・4型粘度计，所测的值是流出时间（以秒计），它能表明颜料分散液的分散状况［3〜5］,即流出时间越长，粘度就越高扮散性就越差。当流出时间达到最小值时，颜料悬浮液的分散达到最佳状态。图1所示为5种颜料粒子悬浮液在不同的DC分散剂加入最情况下对流出时间的关系。3实验数
6、据处理根据所得实验数据，对5种颜料粒子悬浮液在不同的DC分散剂加入量的情况下对流出时间的作图，通过流出时间的变化趋势可以得出5种颜料粒子在不同分散剂添加量的情况F的分散状况，如图1所示。为了表明涂布颜料的粒度分布対颜料悬浮液分散体系的影响，本实验还利用SediGraph5100.V202粒度分布仪测定了该5种涂布颜料的粒度分布，结果如图2所示。图2高岭土和碳酸钙粒子的粒度分布4分析与讨论4.1颜料分散液的粘度变化趋势分析从图1屮可以看出，对加入的DC分散剂，不同的白料分散体现出的共同趋势是:粘度先随分散剂的加入量増加而降低，当降低到一定的数值后，乂随分散剂加入而升髙
7、。这是因为,刚开始加入的分散剂，经电离后强烈地吸附在颜料粒子的表面，使颜料粒子体系产生双电层结构，具有一定的电位。另外，在一个较小的范围内，DC分散剂电离出的Na+离子也会造成水膜化压缩,这种水膜化压缩或双电层扩散部分的圧缩会导致水的游离,起到了稀释而使粘度下降的作用。随着分散剂的过量加入，就会因Na+离子的浓度升高使双电层的电位下降，造成凝聚而导致粘度上升［6,7］。并且川I于在调节高岭土悬浮液的PH值时用了Na0H溶液，这样就会使幣个体系的Na+离子浓度増加，更强化了这一趋势。另外，对碳酸钙悬浮液的研究也农明［8］,在分散剂加入量较少时，它被碳酸钙粒子所吸附
