不同密度(不同颜色)的鸡尾酒在杯中分层出现,形成美丽绚烂的多彩效果,观赏性极强,颇受消费者喜爱与追捧。
然而,同样是分层,含颜料的涂料、油墨在储存过程中出现的分层、沉淀却总是令人不悦。其中,含重颜料——钛白粉的配方,更易出现这种情况中国涂料在线coatingol.com。今天就以液体白墨的分层和沉淀为例,介绍两个超实用的防沉方法。
白墨的分层和沉淀
液体白墨的主要颜料原材料是钛白粉(一般添加量在20-40%),它的密度高达3.8-4.2 g/cm3,是颜料界的绝对重量级成员。正由于它比重远高于一般液体介质,且比有机颜料大很多,所以相比于色墨,白墨在储存过程中更容易出现分层和沉淀现象。有些配方中如果含有更难分散的高岭土或碳酸钙等填料,这一问题则会更加严重。如何解决呢?
方法1: 选择颜料稳定性好的分散剂
白墨在储存中出现分层和沉淀现象的原因是TiO2颜料颗粒没有被很好地稳定。颜料颗粒间的范德华力促使它们相互吸引、重新聚集成更大的颜料附聚体,(重力作用)沉积形成絮凝。
为了实现良好的颜料稳定性,合适的分散剂应当具备克服上述范德华力的能力。这要求分散剂具备:(1)对颜料表面高亲和力的锚定基团,牢牢地吸附在颜料表面(羟基、羰基或羧基等极性基团对TiO2的表面具有高亲和力)。(2)一种或多种有效的颜料稳定机制(静电排斥、空间位阻或两者结合的电位阻)。
静电排斥稳定最适合用于具有高介电电荷的水性配方。 分散剂吸附在颜料表面上并离解成阴离子和阳离子部分。 这产生了双电层,通过电荷的静电排斥防止颜料絮凝在一起。
空间位阻稳定是通过聚合物侧链来保持颜料颗粒在分散体中稳定。当颜料颗粒靠得更近时,聚合物侧链限制了它们的运动并降低了体系熵,形成了两个粒子之间的排斥力。空间位阻稳定适合用于水性、溶剂、UV等体系,但聚合物侧链必须在体系中可溶。 如果它们不溶,可能会塌陷到颜料表面上,导致絮凝。 另外,中等分子量的聚合物是最佳的。 如果分子量太低,则可能没有足够的效果来稳定颜料。如果分子量太大,那么在体系中可能是不相容的并导致粘度上升,甚至在低温时会结晶析出。
溶剂型、UV油墨——推荐TEGO® Dispers 655
赢创专门针对无机颜料开发的颜料润湿剂,因其卓越的防沉稳定性而被广泛应用于各种油墨与涂料中
含有非常多的酸性、极性基团(pH 10%=2) ,与TiO2亲和力非常强
聚合物侧链(改性聚醚)分子量适中与体系相溶性非常好、侧链的空间位阻稳定作用显著
和市场上常规钛白粉专用分散剂相比,具有以下优势:
优异的防沉稳定性。
在调色体系中具备很好的防浮色效果,特别是在调含大量白墨的粉色时表现优异。
通用性好,适用于溶剂型(各种树脂类型)、UV和水性体系。
研磨和调整阶段均适用。
符合Swiss Ordiance 瑞士条例。
液体状态,使用方便;
100%活性物成分,所需添加量少 (推荐添加量为钛白粉的1%)
应用案例:TEGO® Dispers 655在溶剂型凹版复合油墨(常见聚氨酯体系)中的应用。
测试配方:
测试结果:添加TEGO® Dispers 655的白墨,在储存前后没有分层和沉淀的现象,白墨的流动性非常好。
水性油墨——推荐TEGO® Dispers 740 W/TEGO® Dispers 715 W组合使用
740 W是100%有效分的非离子改性脂肪酸衍生物,主要提供空间位阻的稳定机制,715 W是40%有效分的聚丙烯酸钠溶液,主要提供静电排斥的稳定机制,两者结合,对TiO2颜料稳定效果显著,防沉稳定性好,搭配使用分散效果好、且光泽好。
两款产品在成本上都非常经济,非常推荐用于水性配方。
应用案例:水性塑料凹版复合油墨中的应用
搭配使用740W与715W,提供白墨中钛白颜料最佳的稳定效果,储存前后均匀无明显分层。
方法2:添加气硅类流变控制助剂
流变控制助剂——气相法二氧化硅,和沉淀法、凝胶法二氧化硅不同,它的原生粒径更小,能够达到纳米级(5-50 nm),比表面积大,吸油量也大,主要用于体系的流变控制,比如防沉和增稠。AEROSIL®气相法二氧化硅分散在体系中时,由于它的粒径比较小,可以很好的吸附在颜料上,并通过分子表面硅羟基之间的氢键作用,形成一个临时的、三维的网状结构,防止体系中的颜料沉淀。但在外力作用时,这种结构就会被破坏,所以不会影响油墨的流动性。
溶剂型、UV、水性油墨——推荐AEROSIL® 200
应用案例:AEROSIL® 200在水性凹版塑料白墨中应用。
测试配方:
测试结果:
a. 储存后油墨分层情况:添加AEROSIL® 200的白墨样品几乎没有分层现象。其他样品具有明显分层(空白、添加竞争品气硅、添加聚氨酯类增稠剂)。
b. 油墨的粘度变化:AEROSIL® 200在很少的添加量的情况下,达到了极佳的防沉效果,而且对体系粘度影响也不是很大,其他类型的流变助剂,例如聚氨酯类增稠剂TEGO® ViscoPlus 3060虽然也有一定的防沉效果,但对体系整体粘度产生了较大的影响。
结论
合适的分散剂和气硅都可以明显改善白墨的分层和沉淀,相对来说使用气硅的成本要低一点,但使用分散剂不仅可以改善分散效果,还能帮助改善油墨流平、印刷适性等。因此推荐分散剂和气硅两者可以一起结合使用。