在油漆、涂料和墨水的生產(chǎn)過程中，固體顆粒（顏料和填料）在液體中的分散和穩(wěn)定是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的過程。整個(gè)過程由三個(gè)步驟組成（濕潤(rùn)、分離和穩(wěn)定），從由固體顆粒團(tuán)聚體組成的干燥粉末狀材料開始。

當(dāng)粉狀固體與液體接觸時(shí)，顆粒會(huì)發(fā)生潤(rùn)濕，通過施加機(jī)械力將固體顆粒彼此分離，分離出的顆粒必須穩(wěn)定以防止絮凝。

接下來，將分別討論分散過程的三個(gè)步驟，它們大多同時(shí)發(fā)生。

1. 濕潤(rùn)

在濕潤(rùn)過程中，存在于顆粒表面和聚集體內(nèi)部的空氣被用于分散過程中使用的液體取代。

濕潤(rùn)：固體-氣體界面轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w-液體界面

潤(rùn)濕的先決條件是，與固體顆粒的表面能相比，液體的表面張力足夠低。潤(rùn)濕劑是在顆粒表面能過低的情況下用于促進(jìn)潤(rùn)濕的添加劑，潤(rùn)濕劑的功能是降低液體的表面張力。使用潤(rùn)濕劑會(huì)引起泡沫、涂層間附著力不足、水敏感性增加和薄膜硬度降低等問題。

在許多情況下，分散過程中不需要濕潤(rùn)劑。此外，使用濕潤(rùn)劑通常會(huì)延緩濕潤(rùn)過程而不是改善它。當(dāng)液體的粘度較低時(shí)，濕潤(rùn)和系統(tǒng)中的空氣釋放速度會(huì)更快。濕潤(rùn)的重要性經(jīng)常被低估，因此會(huì)在分散和穩(wěn)定過程的后續(xù)步驟中出現(xiàn)問題。

2. 分離

團(tuán)聚體 - 粘合在一起的固體顆粒 - 在分離步驟中被分裂。由于固體顆粒之間具有很強(qiáng)的吸引力，因此分離它們需要由合適的設(shè)備提供的大量機(jī)械能。將團(tuán)聚體分成較小的片段有兩種原則：剪切和沖擊。

通過剪切力工作的圓盤分散器，通常稱為分散器。邊緣有齒的圓盤在高粘度的液體研磨基料中高速旋轉(zhuǎn)，從而將顆粒剪切開。

在珠磨機(jī)（通常稱為珍珠磨機(jī)）中，沖擊原理（結(jié)合碾碎）用于分裂團(tuán)聚體。珠子（珍珠）相互碰撞，珠子之間的團(tuán)聚體被錘擊并碾碎成小塊。

珠磨機(jī)和珠子的磨室

帶有轉(zhuǎn)子葉片的軸在部分充滿珠子的研磨室中旋轉(zhuǎn)。珠磨機(jī)的輸入是使用例如圓盤分散器進(jìn)行的預(yù)分散。珠磨機(jī)的輸出是具有所需粒度分布的固體顆粒在液體中的分散體。

3. 穩(wěn)定

已分離的顆粒必須穩(wěn)定以防止絮凝，即在液體中固體顆粒的自發(fā)黏合。

固體顆粒通過一種稱為分散劑的聚合物添加劑來穩(wěn)定，以防止絮凝。分散劑分子必須強(qiáng)烈吸附在顆粒表面。這種吸附現(xiàn)象通常被稱為錨定，具有對(duì)顆粒表面具有強(qiáng)親和力的基團(tuán)稱為錨定基團(tuán)。

分散劑的功能是提供膠體穩(wěn)定性。從膠體的角度來看，當(dāng)分離的顆粒因顆粒相互排斥而無法絮凝時(shí)，據(jù)說分散體是穩(wěn)定的。

防止絮凝的兩種穩(wěn)定原則如下：

首先，所有粒子都可以具有相同的靜電荷，從而使它們相互排斥。這種所謂的靜電穩(wěn)定性至關(guān)重要，它取決于關(guān)鍵的系統(tǒng)特性，如pH值和存在的電解質(zhì)量。在水性涂料和油墨中，主要使用陰離子穩(wěn)定劑，這意味著所有顆粒都帶負(fù)電荷。

其次，顆?？梢愿采w一層聚合物尾部，這些尾部溶解在顆粒周圍的液體中，從而提供空間穩(wěn)定性。事實(shí)證明，空間穩(wěn)定是溶劑型和水性體系中最安全的原理。