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　　產生

　　傳統(tǒng)分散劑其分子結構存在某些局限性：親水基團在極性較低或非極性的顆粒表面結合不牢靠，易解吸而導致分散后離子的重新絮凝;親油基團不具備足夠的碳鏈長度(一般不超過18個碳原子)，不能在非水性分散體系中產生足夠多的空間位阻效應起到穩(wěn)定作用。為了克服傳統(tǒng)分散劑在非水分散體系中的局限性，開發(fā)了一類新型的超分散劑，對非水體系有獨特的分散效果，它的主要特點是：快速充分地潤濕顆粒，縮短達到合格顆粒細度的研磨時間;可大幅度提高研磨基料中的固體顆粒含量，節(jié)省加工設備與加工能耗;分散均勻，穩(wěn)定性好，從而使分散體系的最終使用性能顯著提高。

　　特性

　　超分散劑克服了傳統(tǒng)分散劑在非水分散體系中的局限性。與傳統(tǒng)分散劑相比，有以下特點：

　　(1)在顆粒表面形成多點錨固，提高了吸附牢度，不易解吸;

　　(2)溶劑化鏈比傳統(tǒng)分散劑親油基團長，可起到有效的空間穩(wěn)定左右;

　　(3)形成極弱的膠囊，易于活動，能迅速移向顆粒表面，起到潤濕保護作用;

　　(4)不會在顆粒表面導入親油膜，從而不致影響最終產品的應用性能。

　　結構特點

　　超分散劑的分子結構分為兩部分：其中一部分為錨固基團，常見的有一R2N、一R3N+、一COOH、一COO-、一SO3H、一SO2-、一PO42-.多元胺、多元醇及聚醚等，它們可通過離子鍵、共價鍵、氫鍵及范德華力等相互作用緊緊地吸附在固體顆粒表面，防止超分散劑脫附;另一部分為溶劑化鏈，常見的有聚酯、聚醚、聚烯烴及聚丙烯酸酯等，按極性大小可分為三種：低極性聚烯烴鏈;中等極性的聚酯鏈或聚丙烯酸酯鏈等;強極性的聚醚鏈。在極性匹配的分散介質中，溶劑化鏈與分散介質具有良好的相容性，在分散介質中采取比較伸展的構象，在固體顆粒表面形成足夠厚度的保護層。

　　作用機理

　　超分散劑作用機理包括錨固機理和溶劑化機理兩部分。

　　錨固機理

　　①對具有強極性表面的無機顆粒，如鈦白、氧化鐵或鉛鉻酸鹽等，超分散劑只需要單個錨固基團，此基團可與顆粒表面的強極性基團以離子對的形式結合起來，形成"單點錨固"。

　　②對弱極性表面的有機顆粒，如有機顏料和部分無機顏料，一般是用多個錨固基團的超分散劑，這些錨固基團可以通過偶極力在顆粒表面形成"多點錨固"。

　　③對完全非極性或極性很低的有機顏料及部分炭黑，因不具備可供超分散劑錨固的活性基團，故不管使用何種超分散劑，分散效果均不明顯。此時需使用表面增效劑，這是一種帶有極性基團的顏料衍生物，其分子結構及物理化學性質與分散顏料非常相似，它能通過分子間范德華力緊緊地吸附于有機顏料表面，同時通過其分子結構的極性基團為超分散劑錨固基團的吸附提供化學位，通過這種"協(xié)同作用"，超分散劑就能對有機顏料產生非常有效的潤濕和穩(wěn)定作用。

　　溶劑化機理

　　超分散劑的另一部分為溶劑化聚合鏈，聚合鏈的長短是影響超分散劑分散性能的一個重要因素。聚合鏈長度過短時，立體上效應不明顯，不能產生足夠的空間位阻;如果過長，將對介質親和力過高，不僅會導致超分散劑從粒子表面解吸，而且還會引起在粒子表面過長的鏈發(fā)生反折疊現象，從而壓縮了立體障礙的位阻或者造成與相鄰分子的纏結，最終發(fā)生粒子的再聚集或絮凝。

　　主要分類

　　按照溶劑化鏈的單元結構，超分散劑可以大致分為以下四種類型：

　　1、聚酯型超分散劑

　　溶劑化鏈一般通過羥基酸縮聚或內酯化合物開環(huán)反應制得，其端基類型及分子量可通過外加單元羧酸或單元醇來控制。工業(yè)上較易得到且適合上述聚合反應的羥基酸及內酯化合物非常少見，較為實用的只有12-羥基硬脂酸及ε-已內酯兩種。在羥基酸及內酯化合物的聚合過程中，用脂肪酸或樹脂作封端劑，可以得到端羧基聚酯。該聚酯在某些情況下可直接用作超分散劑(如用于金屬氧化物粉末在芳烴溶劑中的分散)，也可以通過一定的化學反應與錨固基團相連。例如，端羧基聚酯可以和多元胺及醇胺類物質反應生成以一C一NH一或一C一0—為橋基、以胺為錨固基團的超分散劑。該超分散劑還可以與礦物酸、有機羧酸及顏料磺化衍生物反應，將錨固基團轉變?yōu)榘符}。也可以和硫酸二甲酯、硫酸二乙酯等烷基化試劑反應將錨固基團轉變?yōu)榧句@鹽。合適的多元胺或醇胺類物質的例子有多乙烯多胺、N,N-二甲基氨基丙胺、十八氨基丙胺、二乙基乙醇胺等。

　　端羥基聚酯可以通過端羧基聚酯與環(huán)氧化物的反應制得，也可以以單元醇為調聚劑，經羥基酸縮聚或內酯化合物開環(huán)反應制得。端羥基聚酯與錨固基團之間的連接一般以多異氰酸酯為中介物質。如果多異氰酸酯的官能團數為m，則它在與等量的端羥基聚酯反應后，會在溶劑化鏈末端形成(m一1〉個一NCO基團。一NCO本身可以用作錨固基團，也可以與氮氣、雙氰酸胺及2-硫基-1，4-二酸等物質反應，將錨固基團分別轉變成脲基、氰基和羧基。

　　2、聚醚型超分散劑

　　溶劑化鏈主要是環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、四氫呋喃等物質的均聚物與共聚物，其中主要包括環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的共聚物。這類超分散劑的合成可以用錨固基團為起始劑，在加熱、加壓及催化劑存在的條件下，通過環(huán)醚物質的開環(huán)反應制得。例如，用二乙基乙醇胺作起始劑時，得到的下列結構的超分散劑對無機顏料在醇、醚等強極性介質中的分散具有非常好的效果。

　　3、聚丙烯酸酯型超分散劑

　　丙烯酸酯單體的選擇范圍非常廣泛，其溶劑化鏈的極性與溶解度參數可以通過改變共聚單體的投料比方便地進行調節(jié)，因此適用范圍較廣。為了得到單官能團化的溶劑化鏈，一般選用巰基酸、巰基醇等物質作為鏈轉移劑。溶劑化鏈的相對分子質量可以通過改變引發(fā)劑與鏈轉移劑的用量來進行控制。得到的端羧基或端羥基聚丙烯酸酯，其后續(xù)反應過程與聚酯型溶劑化鏈完全相同。

　　4、聚烯烴類超分散劑

　　端基聚異丁烯是其最為重要的代表。該類超分散劑在烴類介質中具有優(yōu)異的分散效果，有時可使分散體系中固體顆粒的體積分數達到65%以上，而分散體仍然保持適中的操作黏度。