潤濕劑及分散劑是油墨、涂料等分散體系制備中常見的添加劑，它們可能有一系列功能，但主要的兩種功能是減少固體分散物（顏料、填料等）完成分散過程所需的時間或能量，同時使分散體系穩定。大多數潤濕劑和分散劑都屬于表面活性劑，但二者的功能和作用有所不同，再者由于許多助劑兼具潤濕和分散功能，因此被命名為“潤濕分散劑”，這使得它們的作用界限更加模糊。不過，潤濕劑和分散劑從其對分散體系的作用原理本質上講，還是有區別的。

顆粒分散的三個階段：①潤濕；②分散；③穩定

一、潤濕劑

潤濕是指用固液（水）界面代替固氣界面→使其濕潤，潤濕劑是一種能夠促進或加速液體潤濕固體的一種表面活性劑。潤濕劑能夠改善固液界面的潤濕效果，主要原因是其可以降低液體的表面張力以及固液間的界面張力，使液體能展開在固體物料表面上或透入其表面，從而使固體物料潤濕。例如在水性分散體系中，由于水的表面張力較高，對于有機顏料的潤濕便有困難，需要加潤濕劑以降低水的表面張力，水相的表面張力需從72.8mN/m降至30mN/m左右時，才能使顏料較容易地濕潤，這就是水性分散體系中必須加濕潤劑的原因所在^【1】。潤濕劑都是表面活性劑，但并不是所有的表面活性劑都具備潤濕作用。那么，什么樣的表面活性劑才能被稱為潤濕劑呢？

顏料潤濕：水中的酞菁藍（畢克化學）

潤濕劑除了可以顯著的降低液體表面張力的作用外，其獨特的雙親結構還可以改變固液界面的結構，促進潤濕。潤濕劑分子結構的基本特征是分子的一端具有親水基團（鏈段），另一端具有疏水基團（鏈段）的化學物質。在水溶液中，疏水鏈段吸附在固體表面，親水基向外伸向水中，把水和基材的接觸，變成了水和潤濕劑的親水基團接觸，形成了以潤濕劑為中間層的夾層結構，使水相更容易鋪展，從而達到潤濕的目的。

當表面活性劑分子吸附到液體表面時，體系的表面張力迅速下降

降低表面張力是表面活性劑最基本的作用

水性潤濕劑的大多是陰離子型或非離子型表面活性劑，較少使用陽離子型表面活性劑。在有機介質中，則多以高分子類表面活性劑為潤濕劑的（備注：沒有特殊說明的情況下，表面活性劑都指低分子表面活性劑）。

大多數固體在中性甚至弱酸性條件下表面常常帶負電荷（如不溶性金屬和非金屬氧化物、天然纖維等），固體表面強烈的電性容易吸引陽離子型表面活性劑中的陽離子，從而使得表面活性劑非極性端朝向水相，使粒子表面變得疏水，從而難以被水潤濕。因此，在一些希望固體表面轉化為疏水性表面的場合，可用陽離子型表面活性劑，如十二烷基氯代吡啶，這種作用又稱為反潤濕轉化（疏水化）。

親水型及疏水型表面（圖源：歐蘭達儀器科技）

①陰離子型潤濕劑

常用的陰離子型潤濕劑有：烷基硫酸鹽(ROSO₃M)，如十二烷基硫酸鈉；烷基磺酸鹽和烷基苯磺酸鹽；二烷基琥珀酸酯磺酸鹽，如琥珀酸二異苯酯磺酸鈉；烷基酚聚氧乙（丙）烯醚琥珀酸半酯；烷基萘磺酸鹽，如二丁基萘磺酸鈉，商品名為拉開粉；脂肪酸或脂肪酸酯硫酸鹽，如硫酸化蓖麻油，其商品名為土耳其紅油。此外，還有酸皂、磷酸酯等。

用作潤濕劑的陰離子型表面活性劑分子結構具有以下特點：①疏水基支化程度高，親水基位于分子中部，有利于提高潤濕能力。②直鏈表面活性劑濃度很低時，較長的非極性碳氫鏈具有更好的潤濕作用，這可能是前者γ_cmc較低的原因，但高濃度時短鏈的則更有效。

②非離子潤濕劑

用作潤濕劑的非離子型表面活性劑有：含有適當聚合度的聚氧乙烯脂肪醇、硫醇、烷基酚等。如滲透劑JFC，分子通式為RO-(CH2CH2O)nH，R為C8~C10的烷基，n為6~8，具有耐酸、耐堿、耐硬水、穩定好、與其他類型表面活性劑配伍性好等優點。氧乙烯單體為3~4時的壬基酚(或辛基酚)聚乙烯醚的潤濕性能最好。聚氧乙烯氧丙烯嵌段共聚物、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚乙烯吡咯烷酮等結構適當時也可用作潤濕劑。

評價表面活性劑潤濕性能的方法。Draves法實驗是評價表面活性劑潤濕性能的常用方法。該方法是在一定溫度下將一定量的纖維或紡織品（或多孔性固體，或固體粉末）放在指定濃度和電解質組成的表面活性劑溶液中，測定完全潤濕所需的時間，所需時間越短，潤濕性越好。

二、分散劑

分散是指利用機械高剪切力并在潤濕劑、分散劑的作用下將團聚的二次顏料、填料粒子解聚分散為細小的原級粒子，穩定是顏料、填料的原級粒子表面被潤濕劑、分散劑吸附，并通過電荷斥力和空間位阻效應使原級粒子處于穩定狀態，不再產生凝聚、返粗或沉淀。

分散劑通過物理（如范德華力、氫鍵、靜電相互作用）或化學（強的化學鍵結合，如共價鍵或離子鍵）的方式吸附在顆粒表面，使顆粒之間保持距離，降低不受控制絮凝的傾向，在實際應用中只要是通過靜電排斥的時候或空間位阻的方式來實現，其作用機制主要有以下三種。

①靜電穩定機制；②空間位阻；③靜電空間位阻穩定（圖源：贏創公司）

常用的分散劑主要有①無機電解質。例如聚磷酸鈉、硅酸鈉、氫氧化鈉及蘇打等。此類分散劑的作用是提高粒子表面電位的絕對值，從而產生強的雙電層靜電斥力作用，有效地防止粒子的團聚。②有機高聚物。常用的有聚丙烯酰胺系列、聚氧化乙烯系列及單寧、木質素等天然高分子。此類分散劑主要是在顆粒表面形成吸附膜而產生強大的空間排斥效應，因此得到致密的有一定強度和厚度的吸附膜是實現良好分散的前提。有機高聚物類分散劑具有多樣性在水中或在有機介質中均可使用。③表面活性劑。表面活性劑類分散劑主要包括陰離子型、陽離子型和非離子型三種類型，它們通過吸附在顆粒表面，形成一層穩定的分子膜，防止顆粒之間的直接接觸，從而提高分散穩定性。此外，這些表面活性劑還能降低固液界面的表面張力，促使液體在固體表面更好地鋪展，實現潤濕效果。④聚電解質分散劑。如果高分子聚合物是一種高分子聚合電解質，那么在某個確定的pH值下，它能起到雙重穩定作用，這種情況，就稱為靜電空間位阻穩定。⑤復合型分散劑。復合型分散劑是指通過將不同類型的分散劑（如表面活性劑、聚電解質和天然高分子等）組合使用，以實現更好的分散效果，例如表面活性劑與聚電解質復合，天然高分子與無機電解質復合。

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分散劑的選擇與顏料的表面性質有關。顏料表面的極性因有機（非極性）和無機（極性更強）而異，這意味著分散劑錨定基團的性質對于最佳吸附至關重要。陰離子錨定基團的選擇應使無機顏料具有更好的性能，而陽離子錨定基團則更適合有機顏料。

三、總結

潤濕劑側重于潤濕作用，通過降低液體的表面張力及界面張力來增加液體的鋪展性和滲透性。分散劑通過不同的工作機理（靜電效應、位阻效應）防止顆粒絮凝，沉降。

從分子量角度考慮，潤濕劑的分子量小，分子量小能夠更快地移動到界面，迅速降低表面或界面張力。分散劑的分子量較大，較大的分子量可以提供更好的空間位阻，防止顏料絮凝，保持分散體系處于穩定狀態。

若表面活性劑僅能使微粒潤濕，而不能將能壘（如靜電排斥力、空間位阻力等）升至足夠的高度以使微粒分散，則該表面活性劑只能作為一種潤濕劑而無分散作用。反之，表面活性劑若不能促進微粒表面的潤濕，但卻能產生足夠高的能壘以分散微粒，此表面活性劑則只具有分散作用，是一種分散劑。潤濕分散劑是指能使固體顆粒表面迅速潤濕，又能使固體質點間的能壘上升到足夠高的一種表面活性劑，潤濕分散劑將兩種作用機理結合于一個產品中，既能起到潤濕作用也能起到穩定作用。

參考資料

1、張愛黎，孫海靜主編，涂料科學與制造技術2020

2、翟進賢，郭曉燕，鄒美帥編著，材料表界面科學及應用

編輯：粉體圈Alpha