第二节　颜料的分散理论

颜料粒子的稳定性主要取决于颜料粒子互相接近主要作用力：范德华力，本质上总是吸引力；静电力，可以是吸引力也可以是排斥力，但在考虑颜料分散时几乎总是排斥力；空间位阻力，本质上也是排斥力，三种力的相互作用关系，构成了颜料的分散理论。

在水性体系中颜料的分散稳定性，需要双电层的静电斥力和空间位阻力两种，但在高档染料仅依靠双电层斥力是不够的，还必须利用空间位阻力一起来稳定颜料的分散。

一、分散剂的选择

既然水性体系是由双电层和立体阻位二种机理稳定的，其稳定分散剂可以是盐、表面活性剂以及含或不含离子基团的无规则嵌段和接枝聚合物。具体的特点如下。

（一）离子型

特点是双电层稳定，如焦磷酸钠、十二烷基硫酸钠、季铵盐、三聚磷酸盐、六偏磷酸钠。

优点是用量少，只需不到颜料量的1.5%。

缺点是对多价金属离子、剪切力、pH值、温度和湿度敏感，如在应用于用硅酸钙以六偏磷酸钠作分散剂时，产品易粘搭。

（二）非离子型

特点是立体位阻稳定，如聚环氧乙烷、苯基衍生物、丙烯酰胺、蛋白质、糖、纤维素、乳化剂EL、匀染剂102等，都是用于有机印花染料专用分散剂。

优点是对pH值和其他盐不敏感。

缺点是用量大（2%～50%），对水质敏感。

（三）聚电解质型

特点是双电层和立体位阻稳定，如聚丙烯酸钠盐、聚羧酸盐、聚马来酸、富马酸、衣康酸和丁烯酸等。

优点是耐老化和高剪切力，相溶性最大。

缺点是价格较贵，对多价离子敏感。

多用于钛白粉和硅酸铝的分散，它既能提供双电层稳定，又有立体位阻稳定。对无机颜料分散剂的吸附是靠电荷相互作用，对有机颜料分散剂的吸附是靠疏水基团与粒子表面相互作用。

二、印花染料常用分散剂

（一）无机颜料用分散剂

在印花染料中，钛白粉和硅酸铝的分散剂一般需要离子型分散剂和聚电解质分散剂。表2-3是常用聚磷酸盐以及相关性质。

其中多用六偏磷酸钠对钛白粉和硅酸铝进行分散。

聚磷酸盐的吸附有两个机理：氢键及化学吸附。氧化物/氢氧化物颜料表面很容易产生氢键效应。因为相邻氧原子间的距离和相应的聚磷酸盐分散剂氧/氧距离密切相匹配。化学吸附（部分化学反应）也会产生，因为聚磷酸盐与许多无机颜料（如CaCO₃、BaSO₄、ZnO）的表面分子反应生成附着的不溶磷酸盐。总之聚磷酸盐的链越长且含有官能团越多时，则分散剂越有效，至少含有三个钾原子的聚磷酸盐分子是如此。

对于聚磷酸钾盐，特别有两种即三聚磷酸钾（KTPY）和焦磷酸四钾（TKPP），具有理想性质的良好平衡。虽然二者的成本相近，据称用TKPP时，其初始黏度较低，长期稳定较好。

不够理想的是聚磷酸盐，有许多缺点：①促进霉菌的培育营养；②起霜，然而钾离子比钠离子产生起霜较少，较长的磷酸键也出现较少；③染料陈化时，导致黏度上升；④容易引起“聚磷酸盐粗粒”现象，即当存在硅酸盐，或某过渡元素或pH>7的情况下发生的一种化学分解的趋向（解聚）。因而在印染行业染料产品中应用较少，作为降低成本的一种手段或作为抗凝胶的一种技术手段，多用六偏磷酸钠。

聚合电解质是一个大分子，部分或全部由具有可电离基团的单体构成，与简单的电解质（如NaCl）、其他离子（Na⁺）及负离子（Cl^-）距离相对较小，且大小相近。聚合电解质的特征是具有一个大离子的骨架（单个的大离子具有许多相似的带电荷的基团，通过化学键相连接）和一当量较小且独立的、电荷相反的平衡离子。表2-4表明典型的聚合电解质结构（重复单元）。

因为聚合电解质分子量较高，也称它为分散树脂，通常单位质量只有中等数目的官能团，因此用量相当大（作分散剂用），常用于水性体系。

聚合电解质由于其离子本性，易溶于水。简单的有机酸（如柠檬酸、琥珀酸）曾用于颜料的分散，可是效果不如三元及更高级的聚合酸盐类。随着聚合物的增加而改善分散作用的趋势有一区间。例如聚丙烯酸盐类，当单体量在12～18间达到最佳分散作用。

聚合分散剂分散钛白粉和硅酸铝的效果很好，常用产品如华夏助剂厂生产的聚羧酸盐HX-5310，山东菏泽农药厂生产的DC-聚羧酸盐分散剂40%等。

（二）有机颜料用分散剂

1.乳化剂EL

乳化剂EL的组成是蓖麻油聚氧乙烯醚。其化学结构为：

乳化剂EL是非离子表面活性剂，常用的是上海天坛助剂公司生产的乳化剂EL-90，其pH值为5～7，浊点为85±2℃（5%NaCl）时，HLB值为18.1，有产品可供选择。

2.匀染剂102

匀染剂102的化学组成是C12～C18的脂肪醇聚氧乙烯醚，是非离子表面活性剂，外观为微黄色膏状物，易溶于水，具有渗透、乳化、润湿、匀染、扩散等良好能力，本品用途同平平加O相同，常用于印花染料的润湿分散。

其化学结构为R（OCHCH）_nOH，n=25～30。