为了获得高质量的涂料，颜料的分散必须是液体的，具有最佳的粒径，并在很长一段时间内保持稳定。表面活性剂可以分散和稳定颜料颗粒。在研磨过程中，分散剂分散和稳定较小的颜料颗粒，限制再团聚。这些相同的分散剂有助于防止絮凝的颜料颗粒在储存和混合在白色基础，乳胶漆。这项研究着眼于提高颜料分散体的货架寿命，以及增强颜料分散体与水性白基乳胶漆的相容性。
实验
原材料
以含9-10 mol EO的壬基酚(STD NP)和含色素亲和基团的高分子嵌段共聚物(STD BCP)为标准分散剂。比较的非离子表面活性剂为E-Sperse®326 (326)， E-Sperse 343(343)和E-Sperse 345(345)。比较阴离子表面活性剂为E-Sperse 713 (713)， E-Sperse 1202 (1202)， E-Sperse 1203(1203)和E-Sperse 1204(1204)。713和1202是硫酸盐，而1203和1204是磷酸盐。酞绿(PG7)是一种有机颜料，它被分散在用于研究的水基系统中。润湿剂、消泡剂和杀菌剂在所有配方中都是相同的。
分散剂的试销
将重量为50%的PG7加入到重量为50%的脱盐水(DMW)中。使用注射器，以滴式的方式添加STD NP，直到颜料进入溶液。记录所需的STD NP的体积并转换为100%活性产物的质量。STD BCP和其他表面活性剂也以类似的方式进行了评价。在分散剂需求测试中，需要等于或小于STD NP质量的任何产品都进行了测试。
分散剂的需求
PG7按重量50%加入DMW按重量50%。考虑到所使用颜料的密度、活性百分比和克数，计算分散剂的增量体积添加量。在进行高速研磨之前，可能需要等分的分散剂来润湿颜料和消泡剂。研磨后，进行粘度测量。加入一定量的分散剂，搅拌并测量粘度。重复这一过程，直到粘度趋于稳定或继续上升。与标准的粘度或用量相比，任何具有较低粘度或需要较低剂量才能达到较低粘度的分散剂都被考虑用于颜料分散制备。
颜料分散制备
有机颜料分散配方的一般公式见表1。所有的材料，除了颜料，被充入一个不锈钢双壁容器，然后放置在一个聚四氟乙烯研磨叶轮分散剂上。在以低转速搅拌5-10分钟以均匀化后，缓慢添加色素超过20 - 30分钟®加入珠粒，提高了磨速。研磨至少30分钟后检查研磨。一旦刷任务达到7+ Hegman，弥散就完成了。
水性的室内缎面漆在当地五金和油漆商店购买。这些涂料的树脂体系是丙烯酸或苯乙烯丙烯酸。颜料分散剂添加到乳胶漆大约8盎司/加仑。将涂料放置在摇浆器中约4分钟，或直至均匀。
粘度
根据ASTM D 2196，颜料分散体和着色涂料的初始粘度是在25°C下使用校准的旋转粘度计测定的，在分散体或涂料放置一夜之后。将颜料分散体和着色涂料置于54°C的烤箱中。在烤箱中放置1周和2周后重新测试粘度，以确定存储稳定性。
色差
ASTM D 2244、E 308和E 1164是计算色差、使用CIELab和使用分光光度计评价物体颜色的参考标准。用X-Rite分光光度计测定了使用标准表面活性剂的着色涂料与其他表面活性剂的色差。着色涂料在Leneta 3B不透明度图表上使用自动拉降机和40号拉降杆进行拉降，这相当于4密尔湿膜厚度。胶片被允许在挂图挂架上垂直位置晾干。干燥后，使用CIELab颜色系统测量白色背景上的三个点。将这些测量值的平均值与使用标准表面活性剂的着色涂料的平均值进行比较。色差可以用一个叫做DE的数值来表示cmc，它是基于亮度、色度和色调的变量。德cmc结果被用作STD NP和STD BCP与其他DAs的比较。
颜色验收
对着色涂料的拉深进行了“擦拭”，以确定颜料分散与涂料的相容性。颜料分散完成后立即着色，然后颜料分散在54°C的烤箱中保存两周后再次着色。着色涂料在Leneta 3B不透明度图表上使用自动拉降机和40号拉降杆进行拉降，这相当于4密尔湿膜厚度。用戴着手套的手指轻轻按压并做圆周运动，立即在薄膜上擦上一层。胶片被允许在挂图挂架上垂直位置晾干。干燥后，对漩涡进行检查，注意漩涡和未受干扰的薄膜接触点的颜色差异。用肉眼看，擦得好的照片没有颜色差异，而擦得不好的照片则有极大的颜色差异。为了获得定量参考，使用CIELab颜色系统和X-Rite分光光度计测量未受干扰油漆的三个点，然后在受干扰表面(即“漩涡”)测量三个点。计算了扰动表面与未扰动表面的色差。如果德cmc标准比DE大cmc在测试的分散剂中，用该分散剂制成的颜料分散体被认为比用标准制成的颜料分散体与涂料的相容性更好。
脱水收缩作用
在54°C的烤箱中放置一周和两周后，测量着色涂料的脱水或分离程度。使用牙科尺，测量在油漆顶部形成的半透明液体层，在4盎司的罐子中，着色油漆储存。将这些测量值与未着色的油漆进行比较，并与纳入本研究标准的着色油漆进行比较。
光泽
20°和60°光泽度，基于ASTM D 523，使用微三光泽光泽度计测量。着色涂料在Leneta 3B不透明度图表上使用自动拉降机和40号拉降杆进行拉降，这相当于4密尔湿膜厚度。胶片被允许在挂图挂架上垂直位置晾干。干燥后，测量白色背景上的三个点。将这些测量值的平均值与使用标准表面活性剂的着色涂料的平均值进行比较。
结果
颜料分散粘度
最初，所有颜料分散体的粘度都在432到6265 cps之间(表2)。除1204外，所有比较DAs的初始粘度都低于标准。
图1显示了最初测量的颜料分散的粘度测试结果，在54°C的烤箱中测试一周后和两周后。在烤箱中，标准品和1204的粘度显著增加。初始测量后，STD BCP粘度过高，无法用旋转粘度计测量。STD BCP是一种搅拌时不稀的块状糊状物。在烤箱中放置一周后，STD NP的粘度上升到166,000 cPs，然后上升到775,000 cPs。STD NP是一种含气的触变性膏体，但不是流体。所有含有比较DAs的颜料分散体在烤箱中是触变性的，但一旦稀释，粘度可以测量。除1204外，所有比较分散剂都保持在40000 cPs以下，阴离子713和1202在一周内保持最低粘度，而343、345、1202和1203在两周后保持在20000 cPs以下。总的来说，1202表现最好，在烤箱中放置两周后，粘度最高，达到5155 cPs。
粘度的涂料
图2-4显示了将颜料分散剂混合到三种商用的白色丙烯酸基中，在54°C的烤箱中放置一周和两周后初步测量的粘度测试结果。
丙烯酸涂料中1,326,343,345,1202和1203在烘箱中储存两周后粘度低于STD NP和STD BCP。在丙烯酸颜料2中，所有的颜料分散剂与比较DAs加入到油漆中，在加热储存两周后，粘度低于两个标准。STD NP在丙烯酸涂料2中具有最低的粘度，最初和储存一周后。在丙烯漆中，3个STD NP整体粘度最低，但比较DAs优于STD BCP。
混合到苯乙烯丙烯酸白色基漆中的颜料分散剂的粘度结果，采用与丙烯酸漆相同的方法测定，如图5所示。在贮藏两周的时间里，STD NP的整体粘度最低，但STD BCP的粘度明显高于DAs。
色差
将所有着色涂料与含有STD NP和STD BCP的相应着色涂料进行对比。对每种颜料的L*a*b*和L*C*h结果进行评价。图6显示了与STD BCP有关的丙烯酸颜料中PG7颜料分散的CIELab结果。大多数结果接近标准(坐标轴的交点)，但更倾向于黄/红。离群值是深入绿色区域的STD NP9，它被标记为边缘可接受，因为它刚好位于椭圆内，仍然被认为与STD BCP相当。
图7显示了PG7颜料在苯乙烯丙烯酸颜料中分散与STD BCP关系的CIELab结果。大多数结果都倾向于黄/绿色，超过一半的结果用红色表示，这表明勉强可以接受。STD NP9也在绿色区域，但向黄色区域偏高。其他两种丙烯酸颜料的结果与丙烯酸颜料1相同。
作为一般规则，如果DEcmc小于1.0时，该表面活性剂与用于颜料分散的标准相媲美。DE如表3所示cmc以STD BCP为标准表面活性剂时，对着色涂料的性能进行了研究。所有的分散剂都有DEcmc丙烯酸颜料中小于1.0。用DE对分散剂进行了测试cmc小于1.0的苯乙烯丙烯涂料分别为326、343和1204。
表4列出了DEcmc以STD NP为标准表面活性剂时，对着色涂料的性能进行了研究。所有的分散剂都有DEcmc在苯乙烯丙烯漆中小于1.0，在丙烯漆中小于3。用DE对分散剂进行了测试cmc丙烯酸颜料2中小于1.0的是阴离子713 1202 1203 1204在DE中测试的DAs都低于1.0cmc丙烯酸涂料
颜色验收
丙烯酸颜料1的擦擦结果(图8)表明，没有一种颜料分散剂最初具有STD NP那样好的颜色接受性，而用343、345、1202、1203和1204制成的分散剂的颜色接受性优于STD BCP。用颜料分散剂着色的涂料经过两周的热陈化后，其相容性差异更大。343、345和1203的DE较低cmc比任何一个标准都要高。326和1202在热老化后表现优于STD BCP。
丙烯酸颜料2的擦拭结果(图9)显示，没有一种颜料分散体最初具有STD NP那样好的颜色接受度，而所有分散体的颜色接受度都优于STD BCP。热陈化2周的分散颜料着色涂料中，326、343、345和1203 DE较低cmc比任何一个标准都要高。1204在热老化后表现优于STD BCP。
丙烯颜料3的磨擦结果(图10)显示，所有颜料分散体最初都比STD NP具有更好的颜色接受度，而没有一种分散体表现出比STD BCP更好的颜色接受度。在热老化2周的着色涂料中，343和1203的DE较低cmc比任何一个标准都要高。1202和1204在热老化后表现优于STD NP。
对苯乙烯丙烯涂料的擦除结果(图11)显示，使用326、1203和1204制成的颜料分散剂最初比STD NP具有更好的颜色接受性，而除345外的所有分散剂都比STD BCP具有更好的颜色接受性。在热老化2周的着色涂料中，343和1203的DE较低cmc比任何一个标准都要高。326热老化后性能优于STD NP。
脱水收缩作用
丙烯酸颜料中含有标准分散剂的颜料分散剂着色后，未着色的颜料和着色后的颜料在吸干性能上没有显著差异。苯乙烯丙烯涂料存在一定的干渗现象，不仅有透明层，还有白色层。这发生在着色涂料与比较DAs，以及标准DAs。透明层在1.0 ~ 1.5 mm之间，白色层在8 ~ 13 mm之间。摇晃时，油漆很容易均化。
光泽
对于训练有素的观察者来说，可感知的差异是5个光泽单位或更大的差异。光泽度读数显示，初始读数与3天和7天后的读数之间没有显著差异。比较DA着色涂料与标准着色涂料之间也无显著差异。3天和7天的样品也与初始标准读数进行了比较，没有明显的差异。
结论
这项研究没有揭示任何分散剂，包括标准，在所有的颜料分散剂和油漆中起作用。阴离子分散剂，如E-Sperse 1202和1203，表现出比标准整体更好的应用特性。E-Sperse 1202在颜料分散中具有较低的粘度。E-Sperse 1203已被证明有助于在所有测试的油漆中颜色接受性，丙烯酸和苯乙烯丙烯酸。非离子型- E-Sperse 326, 343和345 -在大多数应用测试中表现出优于标准的结果，但它们显著地改善了着色涂料的显色和分散质量，包括丙烯酸和苯乙烯丙烯酸。综上所述，E-Sperse 326, 343, 345和1203在改善颜料分散与丙烯酸或苯乙烯丙烯酸涂料的相容性方面表现出优于标准的性能。用E-Sperse 1202配制，可提高颜料分散的稳定性。n
参考文献
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6.ASTM标准E 1164-12(2017)e1，获取物体颜色评估光谱数据的标准操作规程，ASTM国际，West Conshohocken, PA, 2017, www.astm.org。
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