CH系列超分散剂在塑料中的应用.doc

2001年5月13日至18日北京：全国聚合物添加剂暨改性材料加工应用展览会会议论文

CH系列超分散剂在塑料中的应用
陈腊琼
（上海三正高分子材料有限公司上海200237）
摘要：在介绍CH系列超分散剂的发展概况、结构特征和作用机理的基础上，重点介绍了塑料用超分散剂的主要品种及其在塑料加工中的使用方法和使用效果。
关键词：超分散剂聚合物加工色母粒
随着我国塑料制品工业的发展，塑料加工助剂的发展前景看好。以色母粒为例，我国的总需求量已由1995年的4万吨增至2000年的6万吨，相应的有机颜料需求量也大幅度增长。目前，我国有机颜料品种有100多个，年产量约占世界有机颜料总产量的25％，可惜的是，在我国有机颜料100多个品种中，高档颜料只占生产总量的０.5％。由于高档颜料的限制，国内塑料加工业使用的红、黄等色母粒多靠进口。因此必须注重改变颜料产品结构，同时发展高效、多功能、复合型或具有特殊性能的专用型助剂，以便提高色母粒加工技术和产品质量，增加塑料产品在国际和国内市场的竞争力。
在强烈的市场需求推动下，国内有关专家对新型颜料助剂产生了浓厚的兴趣，90年代初国内文献中出现了对颜料用超分散剂的介绍性报导，同一时期国外产品开始进军中国市场，而国内专家也开始了该类产品的研制工作。近年来，上海三正高分子材料有限公司在充分吸取国内外研究成果的基础上成功地开发了CH系列超分散剂，并在有机颜料、油漆等领域中获得了广泛应用，为这些行业产品品质的提升作出了贡献。随着CH系列超分散剂研究与应用的发展，CH系列超分散剂正逐渐地影响到更广泛的领域，对塑料的成型加工及塑料产品品质的提升也带来了越来越直接的影响。
一、CH系列超分散剂的分子结构特征及作用机理
CH系列超分散剂是一类特殊的聚合物型润湿分散剂，目前有四十多个品种，用于塑料加工的超分散剂主要有CH-1A，CH-2C，CH-6，CH-11四种。CH系列超分散剂的分子结构可分为两个部分，一部分为锚固基团，其主要作用是将超分散剂紧密吸附于颜料（填料）表面，防止超分散剂脱附;另一部分为溶剂化链，其主要作用是在颜料（填料）表面形成一定厚度的保护层。当吸附有超分散剂的颜料（填料）粒子相互靠近时，由于保护层的空间障碍，颜料（填料）粒子难以形成紧密的团聚体或絮凝体，从而使颜料粒子容易分散并且在介质中具有良好的分散稳定性。
CH系列超分散剂可以直接应用于颜料（填料）制备过程中，使制得的颜料（填料）在介质中容易分散，这是超分散剂的主要发展方向。超分散剂也可以在塑料加工中应用，具体方法有三种，即用于增塑剂糊中，用于色母粒中和用于塑料与颜料/填料的直接混合中。为了达到理想的使用效果,必须对CH系列超分散剂的分子结构进行精心设计。设计内容包括超分散剂的锚固基团、超分散剂的溶剂化链、超分散剂的分子量以及超分散剂的分子构型等。
1、超分散剂的锚固基团
用于无机颜料及强极性有机颜料(如偶氮色淀颜料)的超分散剂,其锚固基团采用强极性基团。该基团能与颜料表面反应生成离子键,并通过离子键将超分散剂吸附于颜料表面，与颜料表面官能团之间通过化学反应可以产生很强的结合力。CH-2C超分散剂就是这种结构。
对于弱极性的有机颜料,超分散剂的锚固基团相应选用弱极性基团。这种锚固基团一般通过氢键吸附于颜料表面。由于单个弱极性基团的吸附强度不够,一般采用多点锚固的形式，以确保吸在附过程中即使其中一个锚固基团发生脱附,仍可保持吸附状态,并很快使脱附的锚固基团回复到吸附状态上来。CH-6型超分散剂即具有这种结构。
对于非极性或极性极低的有机颜料,一般需要超分散剂与带有极性基团的颜料衍生物（表面协同剂）配合使用。CH-11即是一种表面协同剂,它由铜酞菁衍生物与高分子物质反应制得。
由于不同的颜料具有不同的表面极性,即使是同种颜料也由于不同的生产工艺而具有不尽相同的表面状态,因此在设计CH系列超分散剂的分子结构时,为了使超分散剂具有较为广泛的适用范围,大多数情况下锚固基团的选用都采用组合的方式。
2、超分散剂的溶剂化链
不同极性的溶剂化链与相应极性的分散介质具有良好的溶解性，这种良好的溶解性能促使溶剂化链在颜料表面充分伸展，最大限度地形成空间屏障，使颜料在介质中容易分散并具有良好的分散稳定性。
CH系列超分散剂的溶剂化链主要分三类。第一类溶剂化链选用强极性的高分子链，其中主要包括改性的聚酰胺与聚醚链。第二类溶剂化链采用具有中等极性的高分子链,其中主要包括具有中等极性的聚酯链和中等极性的聚丙烯酸酯链。第三类溶剂化链采用低极性的高分子链，其中主要包括端活性聚烯烃改性的聚酯链以及低极性的聚丙烯酸酯链。CH-1A、CH-2C、CH-6等超分散剂的溶剂化链都属于这种类型。该类超分散剂在非极性溶剂或低极性溶剂中具有相当好的溶解性。经该类助剂处理的颜料,可广泛应