分散過程(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，這一過程(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。各國學(xué)者對分散穩(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)說明:外觀:紅光黃粉末 PH:6.5~7著色力:100%耐曬性:7~8級耐候性:4~5級耐酸性:4~5級耐堿性:4~5級耐熱性: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圍繞其周圍。當(dāng)兩個微粒靠近時，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，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?？拷?。
    無論哪個理論，最重要的一點(diǎn)是相同的，即分散劑分子對顏料粒子的吸附。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。
基于吸附競爭理論的分散思路
    以上顏料分散機(jī)理沒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?？諝狻⑺腿軇Ψ稚⑦^程肯定會產(chǎn)生影響。在潤濕過程中，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爭。從熱力學(xué)的角度分析(Analyse)，由于分散劑分子經(jīng)過專門設(shè)計(jì)，對顏料表面的吸附力有競爭優(yōu)勢，因此使得分散體系維持穩(wěn)定。
    從動力學(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，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。這個過程(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)為對分散的阻力。于是，可以設(shè)想，將這個過程中的溶劑去掉，或者在分散的后期將溶劑抽出，必然有利于分散。排除溶劑的競爭以后，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分子質(zhì)量不能太高。另一個思路是前期有溶劑(性狀：透明，無色的液體)參與，因?yàn)槿軇┛梢允沟妙伭狭Ｗ颖容^容易被潤濕，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)壓或者同時加熱加負(fù)壓，使得溶劑揮發(fā)出來，促進(jìn)顏料粒子和分散劑分子的緊密結(jié)合。這個思路的優(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
    近年來納米材料的研究取得長足進(jìn)展，納米材料的分散也是一個重要課題，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，因此，需要對顏料的加工工藝加以改進(jìn)，把納米級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)。對涂料、油墨以及噴繪墨水、液晶材料等應(yīng)用都不會有粒徑的限制。
    如果納米級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。這個強(qiáng)度已經(jīng)大于氫鍵和極化作用。按照這個思路，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，采用無溶劑分散的辦法制成色漿，這個色漿將是非常穩(wěn)定(wěn dìng)的。這對目前的分散方法將是一次徹底的革命。
    結(jié)語
    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。