分散過(guò)程(guò chéng)機(jī)理探討
    供應(yīng)形式的顏料都處于團(tuán)聚狀態(tài)，依靠分散設(shè)備(shèbèi)施加的機(jī)械能破壞(vandalism)原生顆粒之間的內(nèi)附著力(adhesion)，原生顆粒被分散。一旦被分散，原生顆粒就有重新團(tuán)聚的趨勢(shì)，這一過(guò)程(guò chéng)稱作絮凝。從結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)看，絮凝非常類似于團(tuán)聚，只不過(guò)是用樹脂溶液代替空氣填充了顏料之間的空隙。為阻止絮凝，必須依靠分散劑以其中一種形式結(jié)合在顏料粒子周圍，并提供空間位阻、電荷(electric charge)斥力等維持分散狀態(tài)穩(wěn)定。各國(guó)學(xué)者對(duì)分散穩(wěn)定的理論提出了許多模型，其中比較成熟的有雙電層理論、空間位阻理論等。其重要是如何有效阻止分散狀態(tài)的顏料粒子重新聚集。
    雙電層理論又稱靜電穩(wěn)定(wěn dìng)理論，將分散狀態(tài)的顏料粒子表面描述（description）為雙電層結(jié)構(gòu)。顏料黃81詳細(xì)說(shuō)明:外觀:紅光黃粉末 PH:6.5~7著色力:100%耐曬性:7~8級(jí)耐候性:4~5級(jí)耐酸性:4~5級(jí)耐堿性:4~5級(jí)耐熱性:280特征:光澤純正飽滿分散均勻、穩(wěn)定。當(dāng)賦予顏料粒子表面某種電荷(electric charge)以后，相反電荷的帶電離子云會(huì)圍繞其周圍。當(dāng)兩個(gè)微粒靠近時(shí)，電荷斥力將阻止其靠近，從而阻止絮凝。這類分散劑分子中通常含有大量羧基或磺酸基，用于提供電荷。在以水為主的高電解質(zhì)(屬性：化合物)媒介中，該模型發(fā)揮主要穩(wěn)定作用。
    溶劑(性狀：透明，無(wú)色的液體)型體系中起主要作用的是空間位阻理論。顏料紅166該顏料呈現(xiàn)純凈的黃光紅色，主要用于塑料與印墨著色，在軟質(zhì)PVC中耐遷移，具有中等的著色強(qiáng)度，遮蓋力，良好的耐光，耐氣候牢度，在HDPE中可耐熱到300℃，透明型耐光8級(jí)，亦用于聚丙烯腈，聚苯乙烯及橡膠著色，還推薦用于高檔工業(yè)汽車涂料，包裝印墨及金屬裝飾印墨用。該理論中分散劑分子被設(shè)計(jì)為一端為親顏料基團(tuán)，另一端為樹脂相容鏈段。分散劑分子依靠親顏料基團(tuán)吸附在顏料粒子表面，樹脂相容鏈段溶解在樹脂溶液中，從而在顏料粒子周圍形成空間位阻，阻止微粒靠近。
    無(wú)論哪個(gè)理論，最重要的一點(diǎn)是相同的，即分散劑分子對(duì)顏料粒子的吸附。為了增強(qiáng)分散劑分子與顏料粒子的結(jié)合力，在新型高分子分散劑的設(shè)計(jì)中，分散劑分子常被設(shè)計(jì)成嵌段聚合物、梳形聚合物、超枝化聚合物等。
    某些有機(jī)顏料例其表面很難與分散劑分子形成牢固的吸附。為了增強(qiáng)分散劑和顏料粒子的結(jié)合力，常常在顏料后處理(chǔ lǐ)或者分散過(guò)程(guò chéng)中添加一種顏料增效劑，如畢克化學(xué)提供的BYK-SYNERGIST2100，能顯著提高分散效果。顏料粒子與分散劑分子的結(jié)合被稱為錨固作用，主要依靠氫鍵、極化作用和范德華力實(shí)現(xiàn)。而某些顏料的分子結(jié)構(gòu)中既不存在形成氫鍵的供體和受體，又缺乏極性或可極化的基團(tuán)，因此很難與分散劑分子形成強(qiáng)的錨固作用。所謂顏料增效劑實(shí)際上是一種顏料衍生物，將顏料分子引入極性基團(tuán)或可以形成氫鍵的基團(tuán)，從而增強(qiáng)錨固作用。實(shí)際上在顏料化處理中，添加很少量的顏料衍生物，可以明顯改善顏料的分散性能和其他性能。此類顏料衍生物具有與顏料相似的骨架結(jié)構(gòu)，并含有特定基團(tuán)或聚合物鏈。
基于吸附競(jìng)爭(zhēng)理論的分散思路
    以上顏料分散機(jī)理沒(méi)有考慮顏料粒子吸附的空氣分子、水分子和溶劑(性狀：透明，無(wú)色的液體)分子的影響(influence)。實(shí)際上團(tuán)聚狀態(tài)的顏料粒子表面被空氣和水分子包圍，分散以后的顏料粒子被溶劑包圍。空氣、水和溶劑對(duì)分散過(guò)程肯定會(huì)產(chǎn)生影響。在潤(rùn)濕過(guò)程中，顏料粒子周圍吸附的空氣分子首先被溶劑分子所替代。然后是分散劑分子中的顏料親和基團(tuán)跟顏料粒子結(jié)合，發(fā)生錨固作用。但顏料粒子的大部分表面仍然被溶劑分子所吸附。因此，有理由認(rèn)為分散劑和溶劑在顏料表面形成吸附競(jìng)爭(zhēng)。從熱力學(xué)的角度分析(Analyse)，由于分散劑分子經(jīng)過(guò)專門設(shè)計(jì)，對(duì)顏料表面的吸附力有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，因此使得分散體系維持穩(wěn)定。
    從動(dòng)力學(xué)的角度分析(Analyse)，在顏料表面吸附的溶劑分子被分散劑的親顏料基團(tuán)取代之前，顏料粒子表面被溶劑分子包圍。顏料紅166該顏料呈現(xiàn)純凈的黃光紅色，主要用于塑料與印墨著色，在軟質(zhì)PVC中耐遷移，具有中等的著色強(qiáng)度，遮蓋力，良好的耐光，耐氣候牢度，在HDPE中可耐熱到300℃，透明型耐光8級(jí)，亦用于聚丙烯腈，聚苯乙烯及橡膠著色，還推薦用于高檔工業(yè)汽車涂料，包裝印墨及金屬裝飾印墨用。分散劑大分子在溶劑中展開以后其分子鏈周圍也被溶劑吸附，即被溶劑化。因此，顏料粒子表面的溶劑分子和分散劑分子周圍的溶劑分子必須同時(shí)被排擠開，然后分散劑分子和顏料粒子的結(jié)合才能完成。這個(gè)過(guò)程(guò chéng)中，溶劑分子分別與顏料粒子和分散劑分子之間的范德華力不可以忽略，且表現(xiàn)為對(duì)分散的阻力。于是，可以設(shè)想，將這個(gè)過(guò)程中的溶劑去掉，或者在分散的后期將溶劑抽出，必然有利于分散。排除溶劑的競(jìng)爭(zhēng)以后，由于接觸面積增大，顏料粒子和分散劑分子之間即便不能形成氫鍵和極化作用，單純依靠范德華力，也可以獲得牢固的錨固作用。
    第一個(gè)思路是在加熱的情況(Condition)下，使分散劑處于熔融狀態(tài)，直接參與研磨。這樣直接由分散劑分子取代顏料粒子表面吸附的空氣分子而結(jié)合。這個(gè)思路的優(yōu)點(diǎn)是能耗低、效率高，不好的地方是熔融狀態(tài)的分散劑黏度不能太大，這就要求分散劑的相對(duì)分子質(zhì)量不能太高。另一個(gè)思路是前期有溶劑(性狀：透明，無(wú)色的液體)參與，因?yàn)槿軇┛梢允沟妙伭狭Ｗ颖容^容易被潤(rùn)濕，即先由溶劑分子取代顏料粒子表面的空氣分子，然后加熱或者負(fù)壓或者同時(shí)加熱加負(fù)壓，使得溶劑揮發(fā)出來(lái)，促進(jìn)顏料粒子和分散劑分子的緊密結(jié)合。這個(gè)思路的優(yōu)點(diǎn)是適用于大多數(shù)分散劑，缺點(diǎn)是揮發(fā)溶劑能耗高。
    基于納米技術(shù)的分散思路
    近年來(lái)納米材料的研究取得長(zhǎng)足進(jìn)展，納米材料的分散也是一個(gè)重要課題，并且與顏料的分散有非常多相通之處。顏料黃110外觀: 黃色粉末 色光 與標(biāo)準(zhǔn)品相似 著色力 與標(biāo)準(zhǔn)品相似100+5。顏料的加工過(guò)程(guò chéng)跟納米材料類似，并且多數(shù)顏料的原始粒子為納米級(jí)，因此，需要對(duì)顏料的加工工藝加以改進(jìn)，把納米級(jí)的顏料粒子分散在漆基樹脂或者通用樹脂之中，制成納米顏料預(yù)分散體。其優(yōu)點(diǎn)是色強(qiáng)度高，透明度好，色值和其他各項(xiàng)性能穩(wěn)定(wěn dìng)。對(duì)涂料、油墨以及噴繪墨水、液晶材料等應(yīng)用都不會(huì)有粒徑的限制。
    如果納米級(jí)的顏料粒子粒徑足夠小，其表面能和吸附能力非常高，可以使被吸附的官能團(tuán)喪失化學(xué)活性。顏料黃139增加濃度并不影響光澤度，具有優(yōu)良耐光耐氣候牢度；與無(wú)機(jī)顏料拼用替代鉻黃。適用于高檔涂料（汽車修理漆），在醇酸三聚腈胺樹脂中耐光達(dá)7-8級(jí)。這個(gè)強(qiáng)度已經(jīng)大于氫鍵和極化作用。按照這個(gè)思路，就不用專門設(shè)計(jì)多種多樣的適用于不同顏料的分散劑。而是直接用載體樹脂或者用通用樹脂參與分散，采用無(wú)溶劑分散的辦法制成色漿，這個(gè)色漿將是非常穩(wěn)定(wěn dìng)的。這對(duì)目前的分散方法將是一次徹底的革命。
    結(jié)語(yǔ)
    在目前的顏料分散機(jī)理基礎(chǔ)上，考慮了顏料粒子所吸附的空氣、水和溶劑分子的影響(influence)，提出了無(wú)溶劑的分散方法。特別是納米顏料預(yù)分散體的設(shè)想一旦實(shí)現(xiàn)，將對(duì)現(xiàn)有的分散方法和涂料、油墨的生產(chǎn)起到革命性的作用。