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　　產(chǎn)生

　　傳統(tǒng)分散劑其分子結(jié)構(gòu)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(jié)合不牢靠，易解吸而導(dǎo)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(chǎn)生足夠多的空間位阻效應(yīng)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(shè)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(dǎo)入親油膜，從而不致影響最終產(chǎn)品的應(yīng)用性能。

　　結(jié)構(gòu)特點

　　超分散劑的分子結(jié)構(gòu)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(zhì)中，溶劑化鏈與分散介質(zhì)具有良好的相容性，在分散介質(zhì)中采取比較伸展的構(gòu)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

　?、賹哂袕姌O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(jié)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(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)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(jié)構(gòu)的極性基團為超分散劑錨固基團的吸附提供化學(xué)位，通過這種"協(xié)同作用"，超分散劑就能對有機顏料產(chǎn)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(yīng)不明顯，不能產(chǎn)生足夠的空間位阻;如果過長，將對介質(zhì)親和力過高，不僅會導(dǎo)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(xiàn)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(jié)，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(jié)構(gòu)，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(nèi)酯化合物開環(huán)反應(yīng)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(yīng)的羥基酸及內(nèi)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(nèi)酯兩種。在羥基酸及內(nèi)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(xué)反應(yīng)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(zhì)反應(yīng)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(yīng)，將錨固基團轉(zhuǎn)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(yīng)將錨固基團轉(zhuǎn)變?yōu)榧句@鹽。合適的多元胺或醇胺類物質(zhì)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(yīng)制得，也可以以單元醇為調(diào)聚劑，經(jīng)羥基酸縮聚或內(nèi)酯化合物開環(huán)反應(yīng)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(zhì)。如果多異氰酸酯的官能團數(shù)為m，則它在與等量的端羥基聚酯反應(yīng)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(zhì)反應(yīng)，將錨固基團分別轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhì)的開環(huán)反應(yīng)制得。例如，用二乙基乙醇胺作起始劑時，得到的下列結(jié)構(gòu)的超分散劑對無機顏料在醇、醚等強極性介質(zhì)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(shù)可以通過改變共聚單體的投料比方便地進行調(diào)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(zhì)作為鏈轉(zhuǎn)移劑。溶劑化鏈的相對分子質(zhì)量可以通過改變引發(fā)劑與鏈轉(zhuǎn)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(yīng)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(zhì)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?jǐn)?shù)達到65%以上，而分散體仍然保持適中的操作黏度。