问题：什么是超分散剂?
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时间：2004-12-22 17:01:12 编辑加入/取消收藏订制/取消短消息举报该贴

超分散剂的分子结构特征、作用机理及主要品种各是什么?

回复人：zjb771019,▲▲▲▲ (纳米纤维) 时间：2004-12-22 17:12:05 编辑

1楼

超分散剂是一类高效的聚合物型颜料分
散助剂。其概念是国外在80 年代初期首次
提出的,在80 年代中期推出相关产品并进
入推广应用阶段。它的主要特点是: (1) 快速
充分地润湿颗粒,缩短达到合格颗粒细度的
研磨时间; (2) 可大幅度提高研磨基料中固体
颗粒含量,节省加工设备与加工能耗; (3) 分
散均匀,稳定性好,从而使分散体系的最终使
用性能显著提高。在近10 年里,它以其独特
的应用效能,在众多的分散剂中脱颖而出,成
为引人注目的助剂产品。
目前, 全世界只有ICI、DuPont 、Sun
Chemical 、KV K等少数几家国际知名的大公
司生产这种产品(其中主要是ICI 公司的
Solsperse 系列产品) ,其生产技术受到严密封
锁,产品以垄断价格出售。国内对此研究起
步很晚, 于90 年代初期才出现介绍性报
道。近年来,由国家超细粉末工程研究
中心、上海华明超细新材料有限公司和华东理工大学技术化学物理研究所共同研制和开
发了WL 系列超分散剂。现在,已在胶印
油墨、汽车涂料及陶瓷行业获得了初步应用,
在国内涂料与油墨行业中引起很大反响,其
应用性能达到并超过国外同类进口产品指
标,并正在向塑料行业中推广应用。
1 　超分散剂分子结构与作用机理
超分散剂的分子结构由两部分组
成:
一部分为锚固基团。常见的有- R2 、
- NR3
+ 、- COOH、- COO- 、- SO3H、
- SO3
- 、- PO4
2 - 、多元胺、多元醇及聚醚等。
它们通过离子键、共价键、氢键及范德华力等
相互作用,紧紧地吸附在固体颜料表面,防止
超分散剂脱附。
另一部分为溶剂化键。常见的有聚酯、
聚醚、聚烯烃以及聚丙烯酸酯等,它们按极性
大小可分为三类: (1) 低极性聚烯烃链; (2) 中
等极性的聚酯链或聚丙烯酸酯链等; (3) 强极
性的聚醚链。在极性匹配的分散介质中,链与分散介质具有良好的相容性,故在分散介
质中采用比较伸展的构象,在固体颗粒表面
形成足够厚度的保护层〔7 ,8〕。
超分散剂的上述结构与传统的表面活性
剂型分散剂的两亲结构有类似之处,但又不
完全相同,故存在作用机理上的差异,从而产
生的稳定分散效果也不同〔9〕。
(1) 在分子结构上的第一个改进是用锚
固基团取代表面活性剂的亲水基团,并且可
根据超分散粉体的表面性质进行选择,以保
证超分散剂在固体颗粒表面上的牢固吸附,
而这种吸附一般为不可逆吸附,很难解析。
表面活性剂的亲水基团则一般仅为与水产生
一定的亲和性而设计,在许多应用场合中的
目的是与亲油基团一起满足形成胶囊的需
要,对于它在颗粒表面吸附牢度的考虑则往
往摆在次要位置上,故亲水基团易解析而导
致颗粒絮凝,这在分散非极性或低极性固体
颗粒(如炭黑及有机颜料) 时表面最为明显。
(2) 在分子结构上的第二个改进是以溶
剂化链取代表面活性剂的亲油基团,且为聚
合物链。其聚合单体根据分散介质的性质而
定,以保证能在介质中充分伸展;链长度可通
过改变聚合物分子量方便地进行调节,以保
证超分散剂在固体颗粒表面形成足够厚度的
保护层,这样当吸附有超分散剂的固体颗粒
因范德华力相互作用时,由于吸附层之间的
空间障碍而使颗粒相互弹开,从而
实现固体颗粒在非水介质中的稳定分散.
表面活性剂的亲油基团一般为烃链结构,主
要是烷烃链,虽然与非极性及低极性有机溶
剂具有较好的相容性,可充分伸展,但是因其
太短(一般不超过18 个碳原子) ,所形成的吸
附层厚度也是非常有限的。而对于中等极性
或强极性有机介质而言,其相容性就更不理
想了。烃链的伸展程度较差,这些对于主要
依靠吸附层的立体屏障效应而实现稳定分散
的非水分散体系来说,是非常不利的。(3) 比表面活性剂除具有上述结构上的
优势外,超分散剂既使与传统的聚合物型分
散剂相比,其分子结构也存在明显优势。传
统的聚合物型分散剂一般为无规聚合物,其
吸附基团无规地分布在聚合物长链上,它在
固体颗粒表面的吸附形态有卧形、环形和尾
形三种,其中卧形吸附对空间位阻
的贡献几乎为零,只有环形和尾形吸附才能
形成有效的空间厚度,且尾形吸附对溶剂化
链的链段利用率比环形吸附高1 倍以上。显
然,由于环形和卧形吸附的存在,特别是卧形
吸附的存在,大大降低了溶剂化链段的有效
利用率,况且由于锚固基团的无规分布,同一
分散剂上被溶剂化链隔开而相距较远的吸附
基团又可以吸附在不同的固体颗粒表面,从
而导致了颗粒之间的架桥絮凝。　传统聚合物型分散剂
可能引起的架桥絮凝
虑到这一不足,超分散剂一般被设计成具有单官能化聚合物、AB 嵌段共聚物、锚固基团处于
中央的BAB 型嵌段共聚物以及以锚固基团为
背、以溶剂化链为齿的梳型共聚物四种分子构
型,其锚固基团处于超分散剂分子链的同一端
且紧密相连,相互之间没有足够的距离,故同
一超分散剂的不同锚固基团不可能吸附到不
同的固体颗粒表面上,从而有效地避免了架桥
絮凝,同时正因为它的锚固基团紧密相连,所
以若不考虑溶剂化链本身的吸附,它则只可能
采取尾形吸附形态,从而大大提高了
溶剂化链的链段有效利用率。2 　超分散剂结构分类与主要品种
在超分散剂的两部分结构中,锚固基团
虽然所占的比例很少(一般在5 %～10 %) ,
但是其适用范围相对较广。按此分类如
下
(1) 含单个锚固基团的超分散剂,如国内
的WL21 、WL22 、WL25 , ICI 的17000 、17240 、
17940 、3000 等,适用于具有强极性表面的无
机颜料及部分有机颜料。如钛白、氧化铁或
铅铬酸盐等,由于其表面的天然极性使得它
们能以离子对的形式与具有一定功能的锚固基团相互结合,这种离子对可产生机械力,故
锚固基团通过此力得以牢固地吸附在颜料表
面

　　(2) 含多个锚固基团的超分散剂,如国内
的WL23 、WL24 , ICI 的13240 、13650 、13940 、
2400 等,适用于低极性表面的有机颜粒及部
分无机颜料。如较为复杂的多环有机颜料及
炭黑,其表面无极性,必须找到锚固机械力来
产生必要的吸附和空间稳定,而含多个锚固
基团的超分散剂就能与其形成多个微弱锚固力
　然而,溶剂化链是超分散剂分子结构的
主要部分(占90 %～95 %) ,从其单元结构可
以比较准确地判断其适用介质的范围。有些
锚固基团特别是梳型超分散剂的大锚固基
团,往往能同时适用多种粉体的吸附,而同一
粉体的吸附有时又可以采用不同的锚固基
团,甚至有些市售的超分散剂本身就是溶剂
化链相同而锚固基团不同的超分散剂的混合
物。这种现象淡化了锚固基团的结构特征,
因此应按照溶剂化链的单元结构对超分散剂
进行分类,。如17000 的溶剂化链为聚122羟基
硬脂酸,极性较低,适用于非极性与低极性介
质,特别是固体粉末在矿物油、溶剂油、液态
石蜡、熔融聚烯烃等介质中的分散; 又如
24000 的溶剂化链为聚己内酯,极性中等,适
用于固体粉末在芳香烃及大部分酮类及酯类
溶剂中的分散。
对于某些完全非极性或极性很低的有机
颜料及部分炭黑,因不具备可供超分散剂锚
固的活性基团,故不管使用何种超分散剂,分
散效果均不明显,此时需要使用表面增效
剂,实际上,表面增效剂是一种带有极性
基团的颜料衍生物,其分子结构及物理化学
性质与待分散颜料非常相似,因此它能通过
分子间范德华力紧紧地吸附于有机颜料表
面,同时通过其分子结构的极性基团为超分
散剂锚固基团的吸附提供活性位。通过这种
协同作用,超分散剂就能对有机颜料产生非常有效的润湿和稳定作用3〕。常见
超分散剂与表面增效剂
在颗粒表面的吸附形态
的表面增效剂是5000 和20000 ,前者为酞菁
蓝衍生物,适用于酞青颜料(有机蓝、有机绿)
及炭黑;后者为联苯胺黄衍生物,适用二芳基
类颜料(有机黄、有机红) 及C·I 颜料绿36

回复人：xyz,▲ () 时间：2004-12-22 17:36:42 编辑	2楼
谢谢zjb771019,非常感谢你帮我查到上述资料,对我帮助太大了建议版主给zjb771019加分,再次谢谢zjb771019,谢谢版主!

回复人：admin,★ (论坛管理员-欢迎大家访问化学化工论坛) 时间：2004-12-24 22:36:27 编辑	3楼
接受答案了。

回复人：fangbian,▲ () 时间：2010-07-16 14:21:24 编辑

4楼

传统的分散剂（表面活性剂）的分子结构含有两个在溶解性和极性上相对的基团，其中一个是较短的极性基，称为亲水基，其分子结构特点使其很容易定向排列在物质表面或两相界面上，降低界面张力，对水性分散体系有很好的分散效果。但其分子结构存在某些局限性：亲水基团在极性较低或非极性的颗粒表面结合不牢靠，易解吸而导致分散后离子的重新絮凝；亲油基团不具备足够的碳链长度（一般不超过18个碳原子），不能在非水性分散体系中产生足够多的空间位阻效应起到稳定作用。为了克服传统分散剂在非水分散体系中的局限性，开发了一类新型的超分散剂，对非水体系有独特的分散效果，它的主要特点是：快速充分地润湿颗粒，缩短达到合格颗粒细度的研磨时间；可大幅度提高研磨基料中的固体颗粒含量，节省加工设备与加工能耗；分散均匀，稳定性好，从而使分散体系的最终使用性能显著提高。
www.chemxj.com

回复人：fangbian,▲ () 时间：2010-07-16 14:23:20 编辑

5楼

超分散剂的分子结构分为两部分：其中一部分为锚固基团，常见的有一R2N、一R3N+、一COOH、一COO-、一SO3H、一SO2-、一PO42-.多元胺、多元醇及聚醚等， 它们可通过离子键、共价键、氢键及范德华力等相互作用紧紧地吸附在固体颗粒表面，防止超分散剂脱附；另一部分为溶剂化链，常见的有聚酯、聚醚、聚烯烃及聚丙烯酸酯等，按极性大小可分为三种：低极性聚烯烃链；中等极性的聚酯链或聚丙烯酸酯链等；强极性的聚醚链。在极性匹配的分散介质中，溶剂化链与分散介质具有良好的相容性，在分散介质中采取比较伸展的构象，在固体颗粒表面形成足够厚度的保护层。

[该帖子已被fangbian在2010-07-16 14:27:32编辑过]

得分人：zjb771019-8,

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