涂布液分散是确保涂层性能与质量的核心工艺环节，其意义在于通过物理或化学手段打破颗粒团聚，实现固体组分在液相中的均匀分布与长期稳定。良好的分散性可调控体系流变特性与Zeta电位（表征分散系稳定性的指标之一），抑制沉降分层并维持涂布液黏度稳定，从而保障成膜厚度的均匀性及功能特性的一致性。
分散剂作为涂布液体系的核心功能助剂，其实际应用表现覆盖从涂布液制备、涂布到终端性能的全链条优化。本文详细介绍分散剂的作用机理、分类与常见类型、选型关键因素、分散过程、行业应用案例、常见问题与解决方案，为工艺选择与优化提供参考。
图1 分散剂与分散粒子之间的结合机理
作用机理
防止颗粒团聚
分散剂通过吸附在颗粒表面形成双电层（静电稳定）或包裹颗粒的高分子链（空间位阻稳定），显著降低颗粒间的范德华力，抑制团聚现象。
图2 带负电荷的颗粒周围的双电层
降低体系黏度
分散剂通过改善颗粒与溶剂的相容性、减少颗粒间摩擦，有效降低涂布液黏度，优化其流变特性。
提升湿润性与界面结合
分散剂的极性基团可降低涂布液与基材间的界面张力，增强润湿性，促进液膜在基材表面的快速铺展与渗透。
分类与常见类型
阴离子型分散剂
特点：通过静电排斥（负电荷）稳定颗粒，适用于高pH值体系。常见类型：
聚丙烯酸盐：水性体系常用，适用于陶瓷、颜料分散。
磷酸酯盐：兼具润湿与分散功能，用于油墨、涂料。
木质素磺酸盐：天然来源，成本低，多用于造纸、印染行业。
阳离子型分散剂
特点：通过正电荷吸附于带负电颗粒表面，适用于酸性或低pH体系。
常见类型：
季铵盐类：用于碳材料、黏土分散。
聚乙烯亚胺（PEI）：兼具分散与增稠功能，用于纳米材料功能化。
非离子型分散剂
特点：依赖空间位阻稳定颗粒，对pH及离子强度不敏感。
常见类型：
聚醚类（如PEG、Pluronic系列）：适用于水性及非极性溶剂体系。
脂肪酸酯类（如Span、Tween）：兼具乳化与分散功能，用于乳液体系。
聚乙烯吡咯烷酮（PVP）：生物相容性好，用于医药、纳米银分散。
两性离子型分散剂
特点：分子中同时含正负电荷基团，适应宽pH范围。
常见类型：
甜菜碱类（如椰油酰胺丙基甜菜碱）：用于高盐或极端pH环境。
氨基酸衍生物：环保型，适用于生物基涂层体系。
高分子型分散剂
特点：通过长链结构提供空间位阻，分散效率高且稳定性持久。常见类型：
聚羧酸系（如聚丙烯酸、聚马来酸酐）：锂电池电极浆料主流分散剂。
聚氨酯类：耐溶剂性强，用于汽车、UV固化体系。
超分散剂（如BYK、TEGO系列）：含锚定基团与溶剂化链，专用于纳米颗粒分散。
分散剂选型关键因素
材料匹配性
基材相容性：聚合物薄膜需柔韧性分散剂，金属箔需避免腐蚀性分散剂。
涂布液体系适配：
pH敏感性：阴离子分散剂适合碱性环境，而阳离子型适用于酸性体系。
活性物质匹配：分散剂需避免化学吸附导致活性位点屏蔽。
溶剂极性：非极性溶剂需选用空间位阻型分散剂，水性体系则优先阴离子/非离子型。
工艺适配性
涂布方式对分散剂的要求：
狭缝涂布：需低黏度、高剪切稀化特性的分散剂，以确保涂布液通过狭缝时流动性均匀。
刮刀涂布：要求涂布液具有适度触变性（静置高黏度防沉降，剪切低黏度易铺展）。
喷涂/浸涂：需分散剂增强润湿性，减少基材表面气泡或液膜收缩。
储存与施工稳定性：分散剂需保障涂布液在储存期内无沉降、絮凝。
性能指标
分散效率：通过分散剂降低涂布液研磨时间与能耗。
热稳定性：高温环境下分散剂需避免分解碳化。
功能性保留：分散剂不得掩盖活性物质的功能特性。
成本与环保
经济性平衡：超分散剂单价高但添加量低，木质素磺酸盐成本低但需高添加量。
环保趋势驱动：水性体系分散剂替代溶剂型，生物可降解型用于食品包装或医药领域。
分散过程
湿润
介质需润湿颗粒外表面及内部孔隙，消除气-液界面能对分散的阻碍。
粒子集群的破裂
粒子集群分为两类，聚集体需高剪切力解聚，附聚体仅需较低能量。
图3 在分散过程中粒子集群的破裂
稳定化
通过颗粒带电或吸附层抑制絮凝，维持均匀分散状态。
图4 分散剂的电荷斥力稳定机理
常见问题与解决方案
分散不良
原因分析：
分散剂选择不当：分散剂类型与体系不匹配，或分子量过小无法形成有效空间位阻。
工艺参数控制不佳：搅拌时间不足、温度过高或剪切力不足，导致颗粒无法充分分散。
解决方案：
优化分散剂选择；延长搅拌时间；预过滤原料去除杂质。
泡沫过多或黏度异常
原因分析：
分散剂过量：过量表面活性剂降低体系表面张力，引发泡沫堆积。
配方协同问题：如分散剂与增稠剂配比不当，导致流变性突变。
解决方案：
动态调整用量：通过流变仪实时监测黏度，按体系总重严格控制分散剂添加量。
功能性助剂复配：使用低泡型分散剂，或添加硅油消泡剂抑制泡沫；调整增稠剂类型，与分散剂形成互补流变曲线。
存储稳定性差（沉降、分层）
原因分析：
分散剂失效：分散剂吸附层被电解质破坏，或长期存储后分子链降解。
体系密度差异：颗粒与介质密度差异大，分散剂无法提供足够悬浮力。
解决方案：
增强分散剂稳定性：添加螯合剂中和金属离子，或采用抗电解质型分散剂；复配长链疏水基团分散剂，提升吸附层耐老化性。
物理辅助稳定：添加防沉降剂构建三维网络结构；定期低速搅拌存储容器，防止颗粒聚集固化。
反粗现象（颗粒二次团聚）
原因分析：
分散剂吸附不足：分散剂用量不足或分子结构无法完全包裹颗粒。
环境变化：温度波动或pH值变化导致分散剂脱附。
解决方案：
强化分散剂吸附：采用两亲性分散剂，提升颗粒表面覆盖率；
分阶段添加分散剂：预混阶段加50%，研磨阶段补加剩余量。
环境控制：调节体系pH至6-8，避免酸碱环境破坏分散剂结构；控制存储温度，避免高温或冷冻导致分散剂失效。
设备兼容性问题
原因分析：
金属离子催化：分散罐材质释放Fe³⁺、Al³⁺等，催化分散剂氧化或颗粒团聚。
清洗不彻底：残留分散剂与新产品发生反应，导致批次间污染。
解决方案：
设备材质升级：采用陶瓷或不锈钢内衬设备，减少金属离子溶出。
清洗流程标准化：使用碱性清洗剂清除残留分散剂，再用去离子水冲洗干净。
