水性无树脂PR170/PR254/PY83颜料色浆分散解决方案

2025-08-29

一、分散核心原理

1. 技术痛点与核心机制

无树脂体系因缺乏树脂的协同稳定作用,分散剂需独立实现锚固 - 分散 - 稳定全流程,核心技术难点包括:

颜料表面缺乏树脂吸附位点,易团聚返粗(PR254 表面能高、PR170 亲油性强、PY83 粒径控制难)

体系稳定性依赖分散剂的双电层结构(静电排斥)与立体位阻效应(空间屏障)

需满足低 VOC、无 APEO 环保要求(符合 HG/T 3951-2007 行业标准)

2. 三大核心作用原理

作用阶段

无树脂体系强化机制

涂易乐 HD-2602 适配性

润湿

分散剂快速降低颜料 - 水界面张力,取代空气膜

改性聚苯乙烯马来酸酐聚合物结构,活性成分60%,润湿速率提升 40%

分散

高分子链段渗透颜料团聚体,配合机械力(砂磨)破坏氢键 / 范德华力

分子量 8000-12000,锚固基团精准匹配三种颜料表面官能团

稳定

双电层稳定(阴离子型)+ 立体位阻(PEG 侧链)双重防护

电荷密度适中(pH 7.5-8.5),避免无树脂体系絮凝分层

二、涂易乐 HD-2602 针对性解决方案

1. 产品核心特性

化学结构改性聚苯乙烯马来酸酐聚合物,无 APEO、零 VOC

关键指标:粘度 200-500 mPas(25℃),活性成分≥60%,耐温范围 - 10~60℃

核心优势:无树脂体系专用,分散效率较通用分散剂提升 30-50%,色浆储存稳定性≥6 个月

2. 分颜料配方与工艺方案

1)通用配方体系(重量百分比)

组分

比例范围

选型建议

去离子水

30-55%

电导率≤10 μS/cm

涂易乐 HD-2602

15-22%

按颜料类型调整(见下表)

颜料(PR254/PR170/PY83)

25-45%

优选表面预处理型颜料(如科莱恩 PY83 HR)

抗冻保湿剂

5-10%

丙二醇(食品级)

消泡剂

0.3-0.8%

聚硅氧烷 - 聚醚共聚物(无硅迁移)

杀菌防腐剂

0.1-0.3%

2 - 甲基 - 4 - 异噻唑啉 - 3 - 酮

稳定剂

1-2%

非离子聚氨酯增稠剂(HEUR 型)

2)分颜料专项参数

颜料型号

HD-2602 添加量(占颜料质量)

关键工艺参数

目标性能

PR254

18-22%

砂磨锆珠 0.9mm,研磨温度 8-10℃,转速 1500 r/min

粒径 D50=120-180nm,着色力≥105%(对比标准样)

PR170

20-25%

预润湿 30min(丙二醇辅助),研磨 4 遍

耐水性≥96h,无浮色发花

PY83

15-18%

控制 pH=8.0-8.5,研磨时间 6h

粒径 D50=100-150nm,返粗率 < 5%(6 个月储存)

三、国内外龙头企业无树脂分散方案对比

对比维度

涂易乐(中国)HD-2602

BYK DISPERBYK-190

科莱恩Dispersogen C4020

巴斯夫Dispex Ultra PX 4275

适用颜料

PR254/PR170/PY83 全适配

全适配,有机颜料通用

以无机颜料为主,PY83 适配性一般

侧重 PR254(DPP 红)

分散剂类型

丙烯酸共聚物(阴离子)

高分子量嵌段共聚物

改性聚羧酸盐(阴离子)

聚电解质复合物

无树脂兼容性

专用型,无需复配

通用型,可复配 2010 提升稳定性

需复配润湿剂,否则 PR170 分散不足

工业涂料专用,色浆适用性有限

添加量(PR254)

18-22%

20-25%

25-30%

19-23%

核心优势

成本低 30-40%,分散效率高

稳定性最优(≥12 个月),光泽度高

VOC,无机颜料分散首选

着色力强,耐候性佳

环保指标

APEO、零 VOC

APEO、低 VOC

APEO、无防腐剂

APEO、低甲醛

四、常见问题与解决方案(Q&A)

Q1:无树脂体系为何不能使用普通水性分散剂?

A1:普通分散剂依赖树脂的协同稳定,无树脂环境下:① 缺乏树脂吸附竞争抑制,分散剂易脱附;② 体系粘度低,颜料颗粒碰撞概率高;③ 耐水性、耐腐蚀性不足。HD-2602 通过长链锚固基团(吸附强度提升 2 倍)与 PEG 立体位阻链(空间屏障厚度≥5nm),独立实现稳定效果。

Q2: 对于不同的有机颜料(如PR254、PY83、PR170),HD-2602的推荐添加量为何有所差异?

A2: 这主要源于不同有机颜料的表面性质、比表面积和化学结构的差异。每种颜料都有其最佳的分散剂吸附量,添加量不足会导致分散不充分,过量则可能影响漆膜性能。建议在推荐范围内进行梯度实验,通过检测研磨细度、粘度和储存稳定性来确定最佳经济用量。

Q3:PY83 在无树脂体系中易返粗,如何解决?

A3:核心方案:① 控制 HD-2602 添加量≥15%,确保完全覆盖颜料表面;② 研磨温度≤10℃,避免颜料晶体生长;③ 成品色浆 pH 稳定在 8.0-8.5,强化静电排斥;④ 添加 1-2% HEUR 型稳定剂,提升体系粘度至 500-800 mPas,减缓颗粒沉降。

Q4: 使用HD-2602制备高浓度有机颜料色浆时,有哪些需要特别注意的关键点?

A4: 制备高浓度有机颜料色浆时,除了严格遵守正确的添加顺序外,还需要注意:1)确保研磨设备有足够的剪切力;2)建议搭配使用合适的润湿剂以促进初期润湿;3)添加消泡剂以消除高速分散带来的气泡;4)做好小样实验,确定最佳的分散剂和颜料比例。

Q5:PR170 亲油性强,在水性无树脂体系中如何提升相容性?

A5① 预处理:用 5% 丙二醇 + 2% HD-2602 混合润湿 PR170 颜料 30min,降低表面疏水性;② 分散剂超量添加(20-25%),确保锚固基团穿透油膜;③ 体系中加入 0.5% 改性聚丙烯酸酯流平剂,改善展色性。

五、总结与技术趋势

1. 方案核心优势

· 针对性强:HD-2602 专为三种颜料设计,无树脂体系下分散效率、稳定性、环保性三者平衡

· 成本可控:较进口产品降低 30-45% 综合成本,适合规模化生产

· 落地性高:配方简洁(无需复杂复配)、工艺成熟(常规高速分散 + 砂磨设备),符合行业现有生产条件

2. 行业技术发展趋势

1. 预分散颜料普及:减少研磨步骤,提升一致性

2. 多功能分散剂:集润湿、分散、防沉、消泡于一体,简化配方(HD-2602 已具备初步多功能性)

3. 智能分散系统:结合 AI 实时监测粒径、粘度,动态调整分散剂添加量与研磨参数

4. 超环保化:无防腐剂、无溶剂、生物基分散剂成为研发热点

3. 应用建议

· 建筑涂料、水墨优先选择 HD-2602(成本优势显著)

· 汽车涂料、高端工业涂料

· 无机 - 有机颜料复配体系


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