(四)炭黑常用分散劑及其性質(zhì)
(1)聚合物蠟
聚合物蠟是分子量較低的聚合物，是色母粒加工中使用的最重要的一類分散劑。聚合物蠟包括聚乙烯蠟、豪丙烯蠟、氧化聚乙烯蠟、EVA蠟等，其中聚乙烯蠟最為常用。聚乙烯蠟的分子量一般在100~8000之間，結(jié)構(gòu)與聚乙烯類似，可以分為高密度和低密度兩種類型，這主要取決于其分子中支鏈的數(shù)目和長度。由制造方法的不同，聚乙烯蠟可被分為聚合型和裂解型兩種，前者是在聚乙烯聚合時控制生成的低分子產(chǎn)物，后者由聚藝烯高溫裂化而得。顯然，與聚合型相比，裂解型的聚乙烯蠟具有更寬的分子量分布。其他聚合物蠟與之類似，但各有不同的結(jié)構(gòu)和用途。
蠟的選用主要依據(jù)色母粒所用載體樹脂的種類，其次是依據(jù)被著色樹脂的種類。蠟與上述兩種樹脂必須有較好的相容性。相容性與蠟的密度和結(jié)晶度、熔體黏度等有關(guān)，分子的極性對其有重要影響。非極性的聚乙烯蠟通常用來分散聚乙烯或聚丙烯中的顏料，而極性的氧化聚乙烯蠟更適合于聚苯乙烯、苯乙烯共聚物和聚氯乙烯。聚丙烯蠟顯然最適用于聚丙烯載體中
德國BASF公司曾用如下工藝制得藍(lán)色母粒:顏料為酞菁藍(lán)，以聚乙烯作為載體樹脂，添加12%的聚乙烯蠟(Luwax AL3)并在Sigma捏合機(jī)中混煉15min。母粒中顏料含量分別為25%、30%和40%。而后測定色母粒的著色強(qiáng)度，并以相同工藝制造的無蠟樣品作對比，結(jié)果可見加入聚乙烯蠟后色母粒的看色力大為提高，特別是對高顏料含量的體系，聚乙烯蠟更顯得不可缺少。含42%酞菁藍(lán)的色母粒，加入12%的Luwax AL3,其著色強(qiáng)度提高75%。
(2) 偶聯(lián)劑
偶聯(lián)劑是一類具有兩性結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其分子中一部分基團(tuán)可與固體填料表面通過化學(xué)或物理作用結(jié)合，面另一部分基團(tuán)具有親聚合物的特性。可與高分子鏈發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理纏繞，從而在界面上搭起“分子橋”，將填料和聚合物結(jié)合起來。
目前常用的偶聯(lián)劑可以分為硅燒、鉻化合物、鈦酸酯和鋁酸脂四大類，其中后兩者較適用于顏料-熱塑性樹脂體系。典型代表為三異硬脂酰基鈦酸異丙酯(TTS)，其偶聯(lián)機(jī)理如下:
色母粒制造時加入偶聯(lián)劑，可以改善顏料與載體樹脂的親和性，增強(qiáng)潤濕與滲透，促進(jìn)分散。同時還能改善體系的加工性能，降低體系黏度，保證在更高的顏料含量下順利擠出。
一般偶聯(lián)劑的添加量以顏料的 0. 3%~3%計，常用0. 5%~1%。
(3)其他分散劑 硬脂酸系列 (硬脂酸鎂、硬脂酸鋅等)是常用的分散劑。一般ABS色母粒中常用硬脂酸鎂，HIPS 中用硬脂酸鋅，透明PS中則采用熔點135~ 145C左右的硬脂酸乙二胺[CH3 (CH2)16 CONH (CH2 )2NHCO(CHz)16CH3] 或磷酸三(甲苯)酯。
據(jù)日本專利報道，改進(jìn)的硬脂酸系列分散能力更好。用C18H37OCH2COONa分散TiO2顏料，加人5%就能超過加入20%硬脂酸鎂的水平。
超分散劑是近年來新興的一類用于固體在非水介質(zhì)中分散的聚合物型分散劑。其分子結(jié)構(gòu)一般含有兩功能性部分，錨固基團(tuán)和溶劑化鏈。錨固基團(tuán)可以通過離子對、氫鍵或范德華力以單點或多點的形式牢固結(jié)合在固體顆粒的表面上，具有一定長度的與聚合物介質(zhì)有良好相容性的溶劑化鏈伸展到周圍介質(zhì)中，
超分散劑應(yīng)用于色母粒時，不但可以通過“偶聯(lián)”作用增強(qiáng)顏料與載體樹脂的親和性，使?jié)櫇窀讓崿F(xiàn)，而且還能夠在顏料粒子表面形成有效的空間位阻，防止粒子的重新聚集。
應(yīng)用于炭黑分散體系的超分散劑一般具有多點復(fù)合的錨固基團(tuán)。這種結(jié)構(gòu)通過若干個結(jié)合力較弱的基團(tuán)代替一個強(qiáng)的結(jié)合，使超分散劑在炭黑表面牢固吸附。另外，溶劑化鏈的長度也是影響超分散劑使用效果的重要因素。若溶劑化鏈過短，則無法在顏料表面形成有效的空間屏障;過長，則可能由于發(fā)生相互纏繞而使顏料粒子聚集。適中的長度約含30~40個碳原子。
據(jù)報道，美國采用某種結(jié)構(gòu)的超分散劑應(yīng)用于炭黑含量40%的低密度聚乙烯色母粒的加工，可使色母粒著色力提高20%以上。同時，擠出產(chǎn)量提高60%。
