在水性塗料生產過程中,顏料分散的好壞顯著影響著塗料的貯存穩定性、塗裝作業難易及塗膜外觀等。近年來,國外已有很多關於適用於水性體係的顏料表麵改性方法、顏料與高分子分散劑及樹脂間的作用機理、穩定分散體係的製備方法等多方麵的研究報導。

眾所周知,顏料的分散包括潤濕、機械粉碎和分散穩定三個過程。顏料的潤濕過程是一個顏料—空氣、顏料—顏料粒子界麵被顏料—樹脂溶液界麵替換的過程,決定該過程的因素包括樹脂溶液在顏料粒子表麵的吸附、展布及向顏料凝集體孔隙間的浸透。在水性體係中,介質的表麵張力遠高於粒子的表麵張力,故有機顏料被潤濕的能力較在有機溶劑中低很多,往往需要加入少量的水溶性有機溶劑或潤濕劑來改變這種狀況,也可通過增加顏料粒子的表麵親水性來提高其被潤濕能力。粒子的機械粉碎過程,是顏料粒子的凝聚體(aggregates)或附聚體(agglomer2ates)通過剪切力或衝擊力破碎為細小粒子的過程,它不僅與分散設備有關,而且與顏料的聚集狀態有關;在水性體係中,還會受到顏料表麵吸附電介質的影響。

分散穩定是通過在粉碎的粒子間產生斥力而阻止粒子再聚集的過程,是決定塗料和印墨穩定性的關鍵步驟。在水性體係中,能夠起到穩定作用的斥力包括吸附樹脂所提供的位阻斥力和靜電斥力,這種吸附樹脂可是漆料,但更多的是具有良好分散作用的高分子化合物,如苯乙烯—(甲基)丙烯酸共聚物、苯乙烯—馬來酸共聚物、丙烯酸—(甲基)丙烯酸酯共聚物和芳香族衍生物的聚氧乙烯醚等,它們在水中應能很好地溶解,並能與顏料表麵形成牢固的結合,前者主要取決於親水鏈段的性質,後者則同時由顏料表麵性質和疏水鏈段的性質來決定。

有機顏料的水潤濕性和粒子表麵結合能夠提供有效位阻作用的分散劑,是控製有機顏料在水性塗料體係中是否易被分散及分散穩定性高低的主要因素。有多種方法可對有機顏料進行表麵改性,其中較重要的有等離子體濺射和顏料固溶體方法,表麵改性後的顏料易被水性塗料潤濕和浸透,既可提高研磨效率,又有利於製備高分散穩定的塗料。

在水性體係中,有機顏料與分散劑之間主要依靠疏水力相結合,雖然酸/堿作用也有利於錨接穩定,但因其在水中易解離,無法占主導地位,隻能作為一種補充。通常適用的分散劑應該是在水溶性範圍內,疏水性度盡可能高的高分子樹脂,水是其餘水端的良溶劑,該高分子溶液的第二維利係數大於零,能夠提供足夠的位阻斥力以保持分散體係的穩定;若親水端是聚電介質,還可提供一定的電荷斥力,更有利於水性塗料體係的穩定。