聚合物粘合剂和分散剂在涂料配方中的稳定性评估

聚合物粘合剂和分散剂的添加效果评估

在涂料工业中，将一些天然的经过加工的矿物材料称为无机材料，而将人工合成的高分子化合物称为有机材料。有机无机材料区别在于：无机材料耐大气的抵抗力强，不易分解，耐热度高，抗紫外线照射能力强．价格较低；而有机材料的组成比较复杂，耐紫外线照射、耐大气的抵抗力相对较差，且价格较高、但柔韧性、成膜性较好。当有机无机材料复合后，能将有机无机材料的各自优点突出，而将不足之处加以弥补．扬长避短，并有互补性，降低了生产涂料的成本，又提高了涂料本身的质量。

本文利用LUMiSizer分析式离心光谱仪，对有机无机复合涂料的稳定性进行了表征，用于设计和评估聚合物粘合剂和分散剂的添加效果，并进行量化。

1，样品制备

1，1，样品制备：10g氧化铟锡/氧化铝（ITO/ Al2O3）颗粒（一种功能性蓝色粉末）在室温下通过超声波（4kHz，300W）分散在30mlPGMEA溶剂中15分钟，以获得ITO/ Al2O3分散体。通过将粘合剂、分散剂和环氧丙烯酸树脂按0/0/50、1/0/50、5/0/50、10/0/50、0/1/50、0/5/50、0/10/50的比例混合在一起制备聚合物基质。每种聚合物基质使用高速均质机混合30分钟。然后将ITO/A12O3分散体加入不同粘合剂/分散剂比例的聚合基质中，并使用高剪切分散机在5000 rpm下处理1 h。下表是详细的比例信息：

Table. 1

2，测试方法

2，1，测试仪器和参数：LUMiSizer, 3000rpm, 2500s, 25℃

2，2，测试原理：

Fig.1 Test principle

使用近红外光源（或多光源系统）不断照射整个样品，与之平行的检测器随时间连续监测并反应样品的透光率变化，从而形成样品在分离过程的空间和时间透光率图谱。

3，实验结果

3．1，透光率图谱

Fig.2不同粘合剂/分散剂比例的有机/无机复合涂料的透光率图谱

（a）1-0,（b）5-0,（c）10-0,（d）0-0,（e）0-1,（f）0-5,（g）0-10

图2展示了不同粘合剂/分散剂比例的有机/无机复合涂料的透光率图谱。红色谱线是初始谱线，绿色谱线是结束谱线，样品都呈现了沉降过程。图谱变化程度越大的样品代表越不稳定。

3．2，分散稳定性

Fig.3粘合剂浓度对有机/无机复合涂料分散稳定性的影响

Fig.4分散剂浓度对有机/无机复合涂料分散稳定性的影响

图3和4分别展示了粘合剂浓度和分散剂浓度对有机/无机复合涂料分散稳定性的影响。积分透光率斜率越大的样品代表越不稳定。

我们可以发现粘合剂浓度为10-0的涂料的分散稳定性最差。如图3所示，随着粘合剂浓度的增加，涂料的分散稳定度降低。粘合剂的引入导致了团聚，从而导致涂料的分散稳定度降低。

随着分散剂浓度的增加，分散稳定性增加，样品0-10获得的分散稳定性最高。分散剂可通过附着到悬浮颗粒的表面来防止团聚，提供空间位阻和静电势垒，以施加足够的斥力来抵消范德华引力，防止了颗粒的沉积。

3．3，粒度

Fig5不同粘合剂/分散剂比例的有机/无机复合涂料的光强权重粒度累积分布

Fig6 SEM

（a）10-0,（b）0-0,（c）0-10

LUMiSizer不仅可以测试稳定性，还可以进行颗粒度表征。图5展示了不同粘合剂/分散剂比例的有机/无机复合涂料的光强权重粒度累积分布。SEM观察到10-0比例的样品颗粒存在团聚体，0-10比例的样品粒径较小且均匀。进一步揭示了粘合剂和分散剂的失稳和稳定机理。

4，小结

LUMiSizer分析式离心光谱仪可以对分散体进行有效表征，从而更好地理解沉降、稳定或失稳的潜在机理。该方法还可以对涂料系统中的分离现象进行客观直接的评估和量化分析，以用于研发和产品控制。