分散剂与不同研磨设备的适配性,理论基础及应用要点

化百道梁田小课堂
2026-02-06



(一)高速分散机(HSD)

工作原理依靠电机带动分散盘旋转,是一种低速、低能量密度的分散工具,主要用于物料的初步润湿与分散。
局限难以实现物料的长期稳定;无法将粒径研磨至很小(通常只能达到十几个微米),仅适用于初期粒子破碎和软团聚打开。
分散剂选择策略

  • 核心需求:快速润湿>长期稳定
  • 推荐类型:中低分子量、润湿性好的分散剂,如磷酸酯类 S11、S18
  • 搭配建议:可采用小分子润湿剂为主,高分子量分散剂为辅的搭配方式,兼顾润湿效率与后期稳定性

(二)立式砂磨机

优点:

1. 适合研磨较细粒径色浆,如500或300nm以下粒径的色浆

2. 对于较细粒径的色浆,立式砂磨机研磨的粒径分布相对更窄

局限:

1. 依赖重力,研磨介质(锆珠等)易堆积在底部,导致研磨时上下不均匀

2. 容易导致局部过热

3. 不适合粘度太高的色浆

适用场景

适用于500nm以下细粒径色浆的研磨,以及粒径较粗色浆的研磨;对于中间粒径,如1um、2um,反而不太适合

分散剂选择

  • 因研磨过程中温度较高,要求分散剂具备较强的抗热脱附能力。


(三)卧式砂磨机

优点

1. 可以克服重力影响,整个腔体研磨效率较为接近

2. 颜料碰撞激烈,能量密度高

3. 设备容量可以做的更大(如1000L),生产效率高

4. 易于实现冷却,温度控制更好

5. 适合处理高固含,较高粘度色浆(粘度仍旧不能过高,色浆粘度过高时适合用三辊机)


局限

不适合做粒径很细的色浆研磨,如300nm以下的色浆

分散剂选择

  • 必须选用高分子量、多锚定点的超分散剂(如 S9100、S28等)。单纯的小分子润湿剂在高剪切力下容易被剥离,可能导致颜料二次絮凝。

(四)其它注意事项

1. 不论是立式还是卧式砂磨机,都要做好冷却水冷却,如果过热,会影响分散剂对颜料的吸附,稳定性变差,甚至会越磨粒径越大。

2. 对于D50的粒径控制来说,一般锆珠越细,研磨出来的色浆粒径越小。但对于D99粒径来说,就另当别论,它跟砂磨机的好坏有关,考虑的是是否能减少砂磨机的死角。




(一)针对高速分散及通用工业涂料

  • S1(羧酸铵盐):适用于防腐底漆等体系,不影响防腐性,抗沉降性好。
  • S4(羧酸盐)经济实用,专注于无机填料(如碳酸钙、硫酸钡)的分散降粘。
  • S11(磷酸酯)对钛白粉润湿分散效果优异,降粘好,光泽高。
  • DisuperS9(高分子聚氨酯):通用性强,适用于1K/2KPU、烤漆等体系,在红、黄、蓝、绿等多种有机颜料中展现出优异的着色力与抗浮色性,是提升综合性能的“王牌”搭档。

(二)针对卧式砂磨机及高性能要求

  • S9100(水油通用高分子)纳米级分散能力强,尤其擅长炭黑、酞菁蓝等难分散颜料,稳定性突出。
  • S28(高分子)专为DPP红、偶氮黄等高性能有机颜料设计,着色力卓越。
  • S37(聚酰胺结构)锚定集团密集,与聚酯、醇酸树脂兼容性极佳,特别适合卷钢涂料、烤漆及工业涂料中的黑色与彩色分散。
  • S12H/S24H针对油性凹版油墨设计,其结构能消除分子间氢键,彻底解决57:1红等色淀颜料的后增稠行业痛点。

(三)针对水性及油墨体系

  • S100(高分子聚醚):用于制备水性柔/凹版无树脂色浆,通用性好,抗溶剂冲击。
  • S32水性凹版塑料基材专用分散剂。
  • NT350/NT360凹版油墨专用抗静电剂,兼具钛白粉分散与降粘功能。

(四)创新技术:DP系列

直播中透露了新一代DP系列分散剂的动向。其创新点在于“可移动锚定基团”,如同灵活的手,能更牢固地抓取颜料表面,吸附稳定性和抗竞争吸附能力相比传统固定锚定结构的分散剂(如S9、S9100)有理论上的提升,目前处于样品推广阶段。



Q:陶瓷喷墨(烷烃溶剂体系)用什么分散剂?
推荐低极性的S35。陶瓷色料比重大,重点是防沉降与展色

Q:水性丙烯酸哑光黑漆,静电旋杯喷涂发花?
可能源于哑粉分布或颜料絮凝。可尝试大分子分散剂S9100增强锚定,但高速剪切下完全解决较难。

Q:水性体系分散氧化铁黑?
可尝试SMA铵盐结构的分散剂(如DP系列),兼顾降粘与耐水性。

Q:油性环氧色浆浮色(如灰、绿)?
推荐S37。其在环氧体系中热储稳定性好,能有效抑制浮色发花。

Q:丝印油墨浮黑?
属于浮色问题。可尝试在配方中加入少量小分子润湿剂(如S11),促进白色颜料稳定,使颜色分布更均。

Q:石墨烯/碳纳米管分散?
油性体系(如NMP)常用聚乙烯吡咯烷酮(PVP);水性体系有专用助剂,需具体评估。



(一)润湿vs分散

  1. 润湿目标是置换颜料表面的空气,通过降低表面张力实现。
  2. 分散物理机械过程,依靠剪切力与撞击力打破颗粒间的范德华力,实现粒子分离。
  3. 重要结论润湿是分散的前提,但二者机理不同,所需助剂结构也不同。

(二)稳定化机制

  1. 静电稳定(DLVO理论)对离子强度敏感,干燥后易失效。
  2. 空间位阻稳定依靠高分子链在颗粒表面形成物理屏障,抗剪切、抗溶剂冲击能力强,是当前高性能分散剂的主流设计方向。

(三)竞争吸附与配方失效

  1. 原因:树脂、溶剂可能与分散剂竞争颜料表面的吸附位点,导致分散剂脱附、体系絮凝。
  2. 预防策略:
    • 控制投料顺序与速度
    • 采用极性梯度添加
    • 选择锚定基团更强、吸附亲和力高于树脂的分散剂


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