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圖1 顏料黃l4懸浮液在不同pH值下的ξ電位

    由圖1中可以看出：顏料黃14微粒在整個(gè)pH范圍內(nèi)都帶負(fù)電，并且隨著pH值升高，ξ電位降低，ξ電位在堿性條件下達(dá)到最低．但在堿性較強(qiáng)的條件下，電位曲線有向上翹的趨勢(shì)，這是因?yàn)榇藭r(shí)溶液中OH-的濃度對(duì)離子強(qiáng)度的貢獻(xiàn)已不容忽略，從而壓縮了雙電層，使電位上升。

    2．2 高分子分散劑對(duì)顏料黃14ξ電位的影響

    2．2．1 苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物(SMA)

    苯乙烯-馬來(lái)酸酐(SMA)共聚物分散劑是陰離子型水溶性聚合物，其疏水側(cè)鏈由苯乙烯提供，通過(guò)范德華力和強(qiáng)的平面π-π鍵穩(wěn)定地錨接在顏料粒子表面上．其親水側(cè)鏈由馬來(lái)酸酐構(gòu)成，馬來(lái)酸酐水解后以銨鹽形式存在，并使羧酸陰離子伸展在水中，提供靜電斥力，提高顏料粒子分散的穩(wěn)定性．在0．2g／L顏料黃14懸浮液中加入0．1g／L高分子分散劑，經(jīng)超聲波振蕩后，測(cè)試其不同pH值的ξ電位，如圖2所示．

圖2 SMA對(duì)顏料黃l4ξ電位的影響

    由圖2可見(jiàn)，加入SMA的顏料黃14懸浮液在酸性條件下ξ電位較弱，分散性能較差，而在堿性條件下ξ電位較強(qiáng)，分散體系相對(duì)穩(wěn)定．這是由于苯乙烯-馬來(lái)酸酐、(SMA)共聚物分散劑在水中容易發(fā)生離解，產(chǎn)生陰離子吸附基團(tuán)R-COO-，通過(guò)靜電作用和分子間力的作用吸附在顏料表面，使顏料表面電荷變得更負(fù)，從而引起ξ電位的變化．苯乙烯-馬來(lái)酸酐(SMA)共聚物銨鹽的離解為多級(jí)離解，在酸性介質(zhì)中，-COOH的離解被氫離子所抑制，只有少量離解，對(duì)ξ電位影響不大．在堿性介質(zhì)中，-COOH大量離解使大分子鏈上帶有大量的負(fù)電荷，增加了顆粒表面的負(fù)電荷，從而使電位下降．此外，由于酸性條件下-COOH離解很少，使得高分子鏈節(jié)間-COO-的電性排斥作用很小，長(zhǎng)鏈呈卷曲狀．而在堿性條件下，電離出的大量-COO-基團(tuán)因帶相同的電荷而互相排斥，從而使得長(zhǎng)鏈?zhǔn)嬲归_(kāi)來(lái)，平坦地覆蓋于顆粒表面 ．因此，SMA所引起的空間位阻效應(yīng)，堿性條件明顯強(qiáng)于酸性條件．加入SMA的顏料黃14懸浮液在堿性條件下穩(wěn)定，而在酸性條件下不穩(wěn)定．

    2．2．2 聚丙烯酰胺-丙烯酸-二甲基二烯丙基氯化銨共聚物(P(AA-AM-DMDACC))

    以往多通過(guò)Mannich反應(yīng)來(lái)制備兩性丙烯酸類聚合物，但是由于Mannich改性反應(yīng)后生成的兩性高分子物中的-CH2-在酸堿條件下不穩(wěn)定，本試驗(yàn)采用共聚法來(lái)制備兩性高分子物．單體丙烯酰胺、丙烯酸、二甲基二烯丙基氯化銨的量比為6：2：2，得到等電點(diǎn)為7的兩性高分子物．P(AA-AM-DMDACC)濃度為0．02g／L，測(cè)定了其在不同pH值對(duì)顏料黃14ξ電位的影響．見(jiàn)圖3

圖3 p(AA-AM-DMDACC)對(duì)顏料黃14ξ電位的影響

    由圖3可知：由于兩性高分子在不同的pH條件下，分子上正負(fù)電荷基團(tuán)的比例不斷發(fā)生變化，因此它在酸性條件下呈現(xiàn)陽(yáng)離子聚電解質(zhì)性質(zhì)，在中性條件下呈現(xiàn)非離子聚電解質(zhì)性質(zhì)，而在堿性條件下呈現(xiàn)陰離子聚電解質(zhì)性質(zhì) ．在酸性介質(zhì)中，雖然高分子分散劑可以通過(guò)靜電吸引和分子間范德華力同顏料粒子表面形成穩(wěn)定結(jié)合，但由于其親水端的聚羧酸鹽不能充分離解，因而不能伸展在水中來(lái)提供位阻斥力和靜電斥力，使其 電位較弱，分散能力下降．

    此外，這類兩性高分子分散劑主要是通過(guò)帶正電荷的銨基與帶負(fù)電荷的顏料黃14粒子的靜電吸引和通過(guò)分子間范德華力同顏料粒子表面形成穩(wěn)定的結(jié)合．這兩種錨接方式的強(qiáng)度都明顯低于平面分子間的π-π作用，因此，盡管兩性高分子分散劑的親水端提供了有效的靜電斥力，但其分散能力仍然明顯不如陰離子的SMA共聚物．從ξ電位方面來(lái)分析，在堿性條件下，兩性高分子分散劑處理的顏料黃14粒子的ξ電位只能下降到-30mV左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如用SMA共聚物處理過(guò)的顏料黃14粒子，其電位可達(dá)-45mY左右．

    2．2．3 聚乙烯吡咯烷酮對(duì)顏料黃14ξ電位的影響

圖4 PVP對(duì)顏料黃14ξ電位的影響

    聚乙烯吡咯烷酮是常用的非離子型高分子分散劑，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于涂料、油墨行業(yè)．在不同pH值測(cè)定聚乙烯吡咯烷酮0．02g／L對(duì)顏料黃14ξ電位的影響，如圖4所示．

    從圖4中可以看出：吸附了聚乙烯吡咯烷酮的顏料黃14粒子在整個(gè)pH范圍之內(nèi) 電位變化不大，只從-16mV下降到-21mV，這說(shuō)明非離子型高分子分散劑在顏料表面的吸附不是靠靜電引力，而是由范德華力起主導(dǎo)作用，顏料粒子的穩(wěn)定主要是空間位阻起作用，因此，ξ電位絕對(duì)值較低．

    總的來(lái)說(shuō)，由于陰離子型和兩性高分子分散劑在堿性條件下聚羧酸鹽都發(fā)生了電離，伸展在水中的羧酸陰離子提供了靜電斥力，因此，ξ電位絕對(duì)值相對(duì)較高；而非離子型高分子分散劑聚乙烯吡咯烷酮?jiǎng)t是依靠疏水基與顏料表面的錨接，親水基自由舒展在水中，ξ電位絕對(duì)值相對(duì)較低且受pH的影響很�。�

    2．3 高分子分散劑對(duì)顏料黃14的分散穩(wěn)定性

    使用沉降實(shí)驗(yàn)測(cè)定不同類型高分子分散劑對(duì)顏料黃14的分散穩(wěn)定性，結(jié)果見(jiàn)表1．

    表1 不同類型高分子分散劑對(duì)顏料黃14的分散穩(wěn)定性D．E

    由表1可以看出：D．E值越大表明懸浮液光密度越大，顏料粒子自由沉降越少，顏料黃14分散體系越穩(wěn)定．陰離子型高分子分散劑SMA對(duì)顏料黃14的分散穩(wěn)定性最好，非離子型高分子分散劑PVP次之，兩性型高分子分散劑最差．各種高分子分散劑在堿性條件下都具有良好的分散穩(wěn)定性，在酸性條件下分散穩(wěn)定性差，顏料黃14的懸浮液隨著pH值上升而趨于穩(wěn)定．此外，對(duì)非離子型高分子分散劑PVP來(lái)說(shuō)，分散穩(wěn)定性數(shù)據(jù)也說(shuō)明了PVP在顏料表面的吸附不是靠靜電引力，而是由范德華力起主導(dǎo)作用，顏料粒子的穩(wěn)定主要是空間位阻起作用．因此，對(duì)于非離子型高分子分散劑來(lái)說(shuō)，ξ電位并不能說(shuō)明其分散能力，需要其它的測(cè)試方法加以驗(yàn)證；對(duì)于陰離子和兩性型高分子分散劑來(lái)說(shuō)，可以用ξ電位來(lái)表征其分散能力。

    3 結(jié)論

    3．1 陰離子和兩性高分子分散劑在堿性條件下，羧酸陰離子伸展在水中提供了靜電斥力，ξ電位絕對(duì)值相對(duì)較高，而非離子型高分子分散劑ξ電位絕對(duì)值較低且受pH的影響很�。�

    3．2 對(duì)于非離子型高分子分散劑來(lái)說(shuō)，ξ電位并不能說(shuō)明其分散能力，使用ξ電位來(lái)表征顏料粒子分散體系分散穩(wěn)定性并不可靠。需要其它的測(cè)試方法加以驗(yàn)證；對(duì)于陰離子和兩性型高分子分散劑來(lái)說(shuō)，電位可以用來(lái)表征其分散能力．

    3．3 陰離子型高分子分散劑SMA對(duì)顏料黃14的分散穩(wěn)定性最好，非離子型高分子分散劑PVP次之，兩性型高分子分散劑分散性能較差．

    3．4 各種高分子分散劑在堿性條件下都具有良好的分散穩(wěn)定性，顏料黃14懸浮液的穩(wěn)定性隨著pH的上升而趨于穩(wěn)定．

    來(lái)源:印染在線   作者：周煜， 俞丹， 唐善發(fā)， 陳水林