水性顏料色漿的最佳分散劑用量最佳分散劑濃度（ODC）通常是用每單位質量的顏料需要的分散劑的量來表示。單位體積的顏料的表面積越大，則ODC越高。ODC同時也與分散劑的種類相關：分散劑是一種簡單的表面活性劑？小分子低分子聚合物？還是樹脂？此外，技術文獻指出不同的分散劑的ODC會有變化，但它們屬于同一種類。最新的出版物把聚合物分散劑叫做“高相對分子質量”（HMW），其它低相對分子質量的分散劑叫做“傳統性”分散劑。商業化的HMW分散劑的確切相對分子質量是申請了專利的，文獻重點是區分HMW分散劑和傳統性分散劑的相對分子質量的差別。有色顏料可以直接分散到涂料中，也可以先制成色漿儲存以后再用于涂料調色。本文重點在于有色顏料分散制備色漿。顏料分散顏料分散是這樣一個過程，把顏料聚集體（由顏料微粒吸附而成）打散成單獨的顏料微粒，潤濕顏料的所有表面，并使顏料微粒之間維持分離狀態。分散顏料聚集體需要使用類似于球磨，小型介質磨和高速分散機的設備。把顏料微粒分開，以及把吸附在顏料表面的氣體和液體分離都會產生新的顏料表面。顏料潤濕是通過分散劑和溶劑粘附在暴露出來的顏料表面來實現的。分散劑是使兩個顏料微粒之間維持最小的安全距離使顏料微粒之間維持分離狀態的，通常分散劑為樹脂時距離是10nm，分散劑是表面活性劑時距離是5nm。當顏料微粒間的距離小于最小安全距離時，內聚力將會使微粒聚集，最終絮凝。絮凝會導致顏料的性能出現顯著的變化如著色力，光澤和粘度。分散劑通過兩種機理來維持顏料分散：靜電屏蔽穩定作用和位阻作用。在靜電屏蔽穩定作用下，每個顏料微粒都包圍著一個雙層的離子電荷。例如，一個顏料先吸附了陰離子［-］，隨后會被一個陽離子［+］層包圍。當兩個顏料微粒彼此接近時，庫侖排斥力占優勢，從而改變它們的運行軌道避免更接近。靜電屏蔽穩定作用需要極性的溶劑，如水。水電離為H3O+和OH-，這樣可以替代共軛離子，允許陽離子［+］/陰離子】-］離解。在位阻作用下，大量的分散劑鏈作為屏障阻止顏料微粒間緊密接觸。當鏈互相混合時，滲透壓增加，驅使溶劑進入鏈之間。位阻作用機理可以在極性（如水）和非極性（如石油醚）溶劑中發揮作用。分散程度以下是幾種用于測定顏料分散程度的方法。▲赫格曼細度用于測定較大顏料微粒尺寸。一個分散好的顏料的赫格曼細度讀數較高。兩個具有相同赫格曼細度讀數的涂料可能有不同程度的不透明性和/或顯色。▲比色法是定量的測量著色力在色空間上的矢量。本文中通過把色漿加入到一個白色色漿中，測量干膜在CIELABL*中的反射值來得到著色力的數值。比色法被認為是最有效的分散程度的評估方法。▲粒徑分析可提供顏料微粒尺寸的信息，包括粒徑范圍和跟粒徑相關的顏料數量分布函數。▲布魯克菲爾德粘度可以量化分散差的色漿與分散很好的色漿之間的差別。下面會用量化的比色法測量值來判定分散程度。文獻研究了關于最佳顏料分散的理論和試驗方法，并且發現了詳細的過程，即丹尼爾流動點方法。振動試驗建議用于振動試驗的色漿使用臺式的涂料振蕩儀(Harbil高速涂料混合儀一型號是#3300000)來篩出分散劑的效果和最佳分散劑用量。振動試驗可適用于同時對四個樣品測試。這樣可以確保對照試驗中的樣品具有相同的研磨時間。在分散劑研究試驗中，振動試驗會比實驗室小型介質磨節省時間80%。方法把玻璃珠(直徑為1.25mm)，顏料，液體(5份水：1份丙二醇)和分散劑放入一個4盎司的玻璃瓶中，玻璃瓶安全的放置在兩個平行板之間，接著進行總共為12min的振動，其中間隔3min。下面是色漿質量比例的計算。設定色漿的總質量(不包含玻璃珠)，例如：70g。顏料濃度以總質量為基礎。例如：21%炭黑=14.70g炭黑】70X(21/100)=14.70g］。分散劑的濃度以炭黑質量為基礎。例如，18%分散劑=2.65g分散劑［14.70X(18/100)=2.65g］。加入消泡劑(所有例子都為0.10g)。剩下的質量補加5份質量的水/1份質量的丙二醇的混合溶劑】70-(14.70+2.65+0.10)=52.55g水/丙二醇］。加入固定質量的玻璃珠［大約84g玻璃珠］。色漿質量比例會根據測試顏料的不同來改變。玻璃瓶的蓋子用絕緣帶來固定。四個玻璃瓶放置在木頭架子上，以防止振動過程中玻璃瓶從平行板之間松動。木頭架子上有四個圓柱形的與玻璃瓶底部相配套的凸起。瓶子總共振動12min，其中間隔3min。振動試驗結束后，把18.00g市售的白色色漿（100%丙烯酸）放入1.25盎司玻璃瓶中。加入0.75g色漿，接著密封瓶子。玻璃瓶放置在平行板間振動3min。使用3mil的博得涂膜器在LenetaTMPenppac刮樣紙上涂膜。刮涂后對于刮樣紙上沒有底漆的部分進行指研，大約在30s內研磨50圈。漆膜在室溫下空氣干燥后，測量比色法數據。使用Microflash200d（顏色數據國際公司）來測量顏色。實驗室小型介質磨在實驗室小型介質磨對比試驗中，所用球磨的葉輪由轉速為3000r/min的Dispermat（型號為AE02-M）驅動。在研磨之前，在一系列1.25盎司的玻璃瓶中加入18.00g的白色色漿。預先混合好的顏料，溶劑（5份水/1份丙二醇）和分散劑放入500mL帶水套的不銹鋼容器中。加入粒徑為1.25mm的玻璃珠，容器上部用金屬蓋蓋上。選擇試驗點作為時間間隔。在所選的時間停磨，取出0.75g的色漿加入到放有白色色漿的玻璃瓶中。轉速為3000r/min，并且重復這個過程。當所有的樣品瓶加入后，用絕緣帶固定瓶蓋，把色漿/白色色漿混合物振動3min。三個研磨好的刮涂漆樣準備好。刮涂后對于刮樣紙上沒有底漆的部分進行指研，大約在30s內研磨50圈。漆膜在室溫下空氣干燥后，測量比色法數據。振動測試驗證實驗振動測試是一種可以減少篩選分散劑和優化分散劑濃度的時間的方法。在確定了方法的有效性后，開展以下試驗。試驗1：本方法能使顏料分散嗎？著色力隨著時間而提高說明顏料被分散。把14.7g炭黑，51.23g溶劑（5份水：1份丙二醇），3.97g分散劑，0.10gTroykydPA230消泡劑和83.3g玻璃珠混合放入4盎司的玻璃瓶中。得到的漿含有27%的分散劑（相對于顏料）和21%的顏料（相對于總質量）。瓶子進行密封，接著每振動3min間隔一下，每個間隔時取出0.75g，直到取出8份。這些樣品同白色色漿混合后，用前面建立的振動方法測定比色法數據。測量用CIELABL*表示的反射值，并且進行指研觀察。隨著炭黑顏料的顯色能力的增加L*降低。數據見圖1。

囹1君?色方對應肘閽關蕤（振動洗驗一皮跟）著色里對應時間關系試驗2：數據有重現性嗎？重復試驗1所用的色漿配方。四個相同的樣品準備好后同時振動。分別在3、6和12min取樣。這些樣品同白色色漿混合后，用前面建立的振動方法測定比色法數據。測量用CIELABL*表示的反射值來考查試驗結果的重現性，并且進行指研觀察。數據見圖2。振動重現試驗試驗3：這些數據與實驗室現有的分散方法是否有可比性?下面使用實驗室小型介質磨進行分散，使用與例1-2色漿配方相同的分散劑。實驗室小型介質磨所需色漿的量是振動試驗的3倍。每間隔5min先后取出7份色漿樣品。同前面建立的振動試驗一樣，這些樣品同白色色漿混合。在比色法試驗中，測量用CIELABL*表示的反射值，并且進行指研觀察。數據見圖3。（著色力對應時間關系）臨丞時IB]/min阻M警魚Ti對應肘間笄賽r蜜崎寶山塑仆擊匣一蝎23）著色力對應時間關系振動試驗的應用用振動試驗進行了顏料分散，重現實驗并且同實驗室小型介質磨的分散效果進行了比較。振動試驗的有效性會進一步采用下面的三個試驗來證明。選用下述原料進行研究▲傳統型分散劑一一100%活性成分的TRAD-1,TRAD-2和TRAD-3；70%有效成分的TRAD-4。▲高相對分子質量的分散劑一一52%活性成分的HMW-1,種封閉的共聚分散劑。▲顏料 Raven1200珠，一種由ColumbianChemicals提供的炭黑。試驗4:估分散的效果四個傳統型分散劑，TRAD-1，TRAD-2和TRAD-3,TRAD-4,用振動試驗評估其對炭黑的分散效果。共有十六種不同的色漿：四個分散劑，每個有四個分散劑濃度。使用例1的色漿配方，分散劑濃度進行變化。分散劑濃度對于顏料質量分別為12%，15%，18%和21%。不同分散劑濃度的四個樣品同樣振動12min，間隔3min，取出樣品，再振動12min。同前面建立的振動試驗一樣，這些樣品

同白色色漿混合。在比色法試驗中，測量用CIELABL*表示的反射值，并且進行指研觀察。對不同分散劑濃度重復這個過程。根據圖4顯示的比色法數據，可以通過L*值的降低來區別分散效果（TRAD-2和TRAD-4）。分散效果實驗5:炭黑的最佳分散劑濃度根據例4,選擇TRAD-4為炭黑的最佳分散劑。準備四個色漿。采用例1的色漿配方，只是分散劑濃度不同。分散劑濃度對于顏料質量分別為18%、21%、24%和27%。樣品同樣振動12min，間隔3min，取出樣品，再振動12min。同前面建立的振動試驗一樣，這些樣品同白色色漿混合。在比色法試驗中，測量用CIELABL*表示的反射值，并且進行指研觀察。數據見圖5。1!^ 34% 17^分散劑〔以顛料匿據計）F%1!^ 34% 17^分散劑〔以顛料匿據計）F%分散制固悻分FD混按5最隹骨故削池度【炭果）

最佳分散劑濃度實驗6:最佳分散劑濃度的重要性用分散劑TRAD-4選用最佳分散劑濃度21%?24%（對應于炭黑質量），同市售的高相對分子質量分散劑HMW-1,選用對應于炭黑質量為65%?80%的分散劑濃度（制造商建議），進行比較。準備4個色漿。采用例1的色漿配方，只是分散劑濃度不同。兩個使用TRAD-4分散劑的色漿，分散劑濃度對于顏料質量分別為21%和80%。兩個使用HMW-1分散劑的色漿，分散劑濃度對于顏料質量分別為21%和80%。樣品同時振動12min，間隔3min，取出樣品，再振動12min。同前面建立的振動試驗一樣，這些樣品同白色色漿混合。通過比色法試驗，測量CIELABL*值，并且進行指研觀察。數據見圖6。分散劑一分秘荊蕨建〔段頗料底量計）rwtr幅】分散劑分散濃度低于最佳濃度的HMW-1（左）和

最佳濃度的TRAD-4（右）表』水搓觸甬測是貂果&E施前迎z枇姓履制匚十六醞釀蘋囹id16二摹甲偵-3555水1S1616例31豹謎［七序加的建合物）*1初肪隆袖福【祥國處控筏慎上吟小》廣￡25153曲度胞密〔洗簫后處睡醐腰上的水》廣461972福沖簽磴上木敬1埴觸肖，珅水接觸角結果表5SPF劇定埼果燧理扣日蛤庭掃I。己夠（SD-W10：1010甲氧妾■肉族崖疑444'二革甲質＜32?2444水0050.5餐合wnQ5聚自醐8旺芹留舸寸上于水中榆后的醍撬落e93100肥向爵平丙摘成［至直于廊）D7341,定曰的聚兩慵奔帽〔水平千爆208374電重儉皂處■理由的軍丙垢額堂396測量結果指研可用來判斷分散效果。比較刮涂后的漆膜指研區域與沒有指研的區域之間的色差，判斷顏料是否能夠保持分散狀態。當指研區域與沒有處理的區域之間差別很小或者沒有差別時，就說明分散穩定。通過對同樣分散劑濃度，加入白色色漿的兩個色漿比較指研情況，可以指出最佳分散劑濃度的重要性。圖7顯示了21%的HMW-1（低于制造商建議濃度）同21%的TRAD-4（最佳濃度）對比情況。結論用振動試驗來確定炭黑的分散效果和最佳分散劑濃度。此方法是有效的，可重現的，并且與實驗室小型介質磨的方法有可比性。試驗證明本振動試驗對于確定分散劑效果是有效的，并可確定特定的炭黑顏料的最佳分散劑濃度。在我們的測試中，分散劑的效果可通過隨著分散劑濃度增加L*值明顯下降來確定。本振動試驗可將4個分散劑或者分散劑濃度同時比較。這可以對4個樣品，在同樣的時間和分散能量條件下比較。試驗顯示振動試