技術(shù)分享 | 關(guān)于涂料用顏料的15個(gè)技術(shù)問題

1、怎樣在不影響涂料顏色的前提下，避免使用有毒的鉻酸鉛，鉬酸鉛料? 

由于含鉛顏料的毒性，各國(guó)正越來越限制含鉛顏料在涂料中的使用，配方師通常用有機(jī)顏料配合鈦白粉來取代含鉛顏料。但在某些運(yùn)用場(chǎng)合，有機(jī)顏料配合金屬氧化物混合顏料（無機(jī)復(fù)合著色顏料）表現(xiàn)出比鈦白粉更好的性能。金屬氧化物混合顏料所固有的鮮明的色調(diào)，飽和度和很高的遮蓋力給了配方師更多的可能性在配方中減少昂貴的有機(jī)顏料，減少甚至不用鈦白粉。

對(duì)有機(jī)顏料而言，同樣有許多顏料顯示出非常好的遮蓋力和耐候性，可以用來替代含鉛顏料。紅色顏料包括顏料紅48:4，紅112, 紅170, 紅254,紅255, 紫 19等。橙色顏料包括顏料橙36和橙73等。黃色顏料包括顏料黃74, 黃 109, 黃 110, 黃139, 黃151, 黃 154等。特別在黃色顏料中，我們推薦使用鉍釩鉬黃（顏料黃184），鉍釩鉬黃比金屬氧化物混合顏料鈦鎳（顏料黃53）要鮮亮的多，并且有更強(qiáng)的著色力,更好的遮蓋力（甚至可以不需要添加鈦白粉），杰出的耐熱耐候性能。最后，值得說明的是和含鉛顏料相比，只要在生產(chǎn)中有良好的除塵設(shè)備（吸入顏料粉塵對(duì)人體肺部是有害的），上述這些顏料都被認(rèn)為是安全無毒的。

2、有哪些因素影響涂料體系中顏料的絮凝?

以下參數(shù)對(duì)絮凝會(huì)造成影響：

黏度：在低黏度條件下，顏料粒子較易移動(dòng)。所以降低涂料體系的黏度將使絮凝團(tuán)變小，絮凝速度下降。溫度：溫度對(duì)黏度的影響是顯而易見的。溫度的升高會(huì)引起黏度的下降。從而間接地減少了絮凝。

閃蒸時(shí)間（晾干時(shí)間，濕碰濕二道涂層噴涂施工間隔時(shí)間，或在進(jìn)入烘爐之前讓大量溶劑蒸發(fā)所需時(shí)間）：閃蒸時(shí)間過長(zhǎng)也會(huì)引起顏料的大量絮凝。

二氧化鈦: 表面沒有經(jīng)過包覆的二氧化鈦表現(xiàn)出極大的絮凝傾向。顏料粒子的大小和顏料粒子的粒徑分布：顏料小顆粒在涂料體系中活動(dòng)較為活躍，相互碰撞的可能性就大，引起絮凝的可能性也隨之加大。但這也不是絕對(duì)的。如果顏料粒徑非常的小，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)體系的黏度上升。降低顏料粒子的移動(dòng)，不易引起絮凝。

顏料濃度（鈦白粉和著色顏料）：增加顏料濃度將引起體系的黏度上升，減少了絮凝的傾向。

黏結(jié)料：小的黏結(jié)料分子較易被顏料表面所吸附，但由于它的體積小，所產(chǎn)生的顏料粒子間的空間位阻也小，較易引起顏料絮凝。同時(shí)，黏結(jié)料的化學(xué)結(jié)構(gòu)也與顏料絮凝有關(guān)。

溶劑：選擇合適的良溶劑會(huì)使黏結(jié)料聚合物分子充分伸展，增加了顏料粒子間的相互排斥作用。防止顏料絮凝。不良溶劑收縮黏結(jié)料聚合物分子呈團(tuán)狀，降低了顏料粒子間的空間位阻，對(duì)顏料絮凝的發(fā)生起促進(jìn)作用。

3、有哪些類型的酞菁藍(lán)可運(yùn)用于涂料工業(yè)? 

酞菁藍(lán)主要由銅酞菁組成，化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外觀為深藍(lán)色粉末，酞菁藍(lán)有很多晶態(tài)，形成商品的有3種，分別是帶紅光，相對(duì)具有最高著色力的α型酞菁藍(lán)（顏料藍(lán)15）；帶綠光，相對(duì)具有最佳熱力學(xué)穩(wěn)定性的β型酞菁藍(lán)（顏料藍(lán)15：3）；相對(duì)具有最鮮艷紅光的ε型酞菁藍(lán)（顏料藍(lán)15：6）。在芳香族溶劑中（例如二甲苯），α型酞菁藍(lán)會(huì)轉(zhuǎn)化為更穩(wěn)定的β型酞菁藍(lán)。為了防止這種轉(zhuǎn)變，通常在粗酞菁藍(lán)顏料化加工過程中，拼入一部分一氯代銅酞菁形成溶劑穩(wěn)定型α型酞菁藍(lán)或顏料藍(lán)15：1。

由于酞菁藍(lán)顏料的表面是非極性的，所以在許多的涂料體系中和粘結(jié)料的相互作用較弱，導(dǎo)致顏料分散體系的穩(wěn)定性較差。含有酞菁藍(lán)顏料的涂料體系較易絮凝或在儲(chǔ)藏中發(fā)生分層。這一缺點(diǎn)在對(duì)溶劑穩(wěn)定型顏料藍(lán)15：1分子進(jìn)行表面處理和化學(xué)改性后得到極大得改善。改進(jìn)后的酞菁藍(lán)顏料在染料索引中被定為顏料藍(lán)15：2。

在涂料工業(yè)領(lǐng)域，帶紅相的α型酞菁藍(lán)由于色澤鮮艷，著色力強(qiáng)，易分散和流動(dòng)性好等特點(diǎn)較帶綠相的β型酞菁藍(lán)受歡迎。因?yàn)樾跄陌l(fā)生并不僅僅和顏料有關(guān)，和涂料體系的粘結(jié)料和溶劑都有很大的關(guān)系，我們不可能找到一種在任何涂料體系中都能表現(xiàn)出最佳抗絮凝性能的酞菁藍(lán)品種，這還需要涂料工作者針對(duì)不同的涂料系統(tǒng)，通過大量的實(shí)驗(yàn)，得出最佳的配方組合。 

4、用什么方法能迅速判斷一種顏料的分散性能? 

我們有許多直接或間接的方法來評(píng)估顏料的分散效果。例如直接的方法有細(xì)度板法，光學(xué)和電子顯微鏡法。

細(xì)度板法：

海氏研磨細(xì)度測(cè)試方法(Hegman)是針對(duì)液體體系的簡(jiǎn)單快捷的研磨細(xì)度檢測(cè)方法。海氏細(xì)度板是一塊表面加工有二道淺槽的長(zhǎng)方形不銹鋼材料，淺槽經(jīng)精密加工由100微米深度到0微米慢慢變淺，滴加少量研磨物料于凹槽最深處，用不銹鋼雙刃刮刀以均勻的速度刮過整個(gè)表面到溝槽深度為零的一端。刻度等距離標(biāo)注于凹槽旁，從凹槽最深處的刻度零均勻遞減至細(xì)度板水平表面的刻度8或10。觀察試樣首先出現(xiàn)密集顆粒點(diǎn)之處，即能清楚觀察到明顯突出于研磨物料表面的顏料顆粒的刻度被認(rèn)為是判斷分散程度的指標(biāo)。通常至少刻度要達(dá)到7才被認(rèn)為已經(jīng)有效分散。

細(xì)度測(cè)試法：

光學(xué)顯微鏡的使用提供了一種快速的，顏料大小可直觀的細(xì)度檢測(cè)方法。并且也能觀察到顏料的著色力情況。

除此之外，還可觀察到顏料粒子形態(tài)，大小和分布，以及顏料的絮凝情況。具體實(shí)驗(yàn)方法是滴一小滴研磨物料在載玻片上，然后用蓋玻片覆蓋。注意在覆蓋蓋玻片的時(shí)候不能過分用力，防止待觀察物料過度分開影響檢驗(yàn)。光學(xué)顯微鏡的主要缺點(diǎn)是辨析率太低，最小辨析率大約只有2微米。

電子顯微鏡細(xì)度測(cè)試法：

電子顯微鏡的高解析度是一大亮點(diǎn)，它能直觀的觀察到顏料粒徑大小，而正是顏料粒徑大小對(duì)涂層的透明性，流動(dòng)性和色相等重要性能有決定性影響。

電子顯微鏡細(xì)度測(cè)試法的缺點(diǎn)主要是設(shè)備價(jià)格昂貴，測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，需要有經(jīng)驗(yàn)技師對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和解讀，另外也一定要待樣品干燥后才能進(jìn)行測(cè)量。

5、顏料耐溶劑性是什么含義？

在涂料生產(chǎn)中，我們必須將顏料均勻而穩(wěn)定地分散在大多數(shù)的有機(jī)基料（由樹脂和溶劑組成）中，這就意謂顏料必須處于有機(jī)溶劑的包圍中。除此之外，大多數(shù)涂料經(jīng)顏料著色后，在有效使用期內(nèi)不可避免地經(jīng)常于有機(jī)溶劑接觸（清潔劑，汽油和潤(rùn)滑油等）。因此這就要求顏料要盡可能不溶于有機(jī)溶劑。如果不能做到不溶，我們就應(yīng)該意識(shí)到在各類有機(jī)溶劑中，顏料的添加是有限度的，超過這一容忍度，就會(huì)產(chǎn)生顏料溶于溶劑所造成的沾色現(xiàn)象。顏料的耐溶劑性能本質(zhì)上就是顏料抵抗溶劑的溶解而造成沾色的性能。無機(jī)顏料（由自身的化學(xué)結(jié)構(gòu)特性所決定）和一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有機(jī)合成顏料一般都具有良好的耐溶劑性能。但一些較低級(jí)別的有機(jī)顏料和經(jīng)過表面處理的顏料則耐溶劑性能較差。用來測(cè)定顏料耐溶劑性的溶劑包括水，松香水，甲苯，二甲苯，甲乙酮，乙醇，乙酸乙脂，二甘醇和三氯乙烯。

6、顏料的耐光性和耐候有什么不同?

許多以顏料（或染料）作為著色劑的涂料在應(yīng)用上都需要保持固有顏色的穩(wěn)定不變。我們把顏料的耐光性定義為顏料耐受日光的照射的質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)。在日光的組成中，對(duì)顏料的耐光性最具有破壞性的部分是紫外線(UV)。在我們討論的顏料的耐光性時(shí)候，我們只是評(píng)估了顏料對(duì)外部環(huán)境中的光環(huán)境的耐受能力質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)。事實(shí)上，我們很難對(duì)天氣狀態(tài)作出準(zhǔn)確的定義。從某種角度考慮，排除了其他外部環(huán)境因素的顏料耐光性指標(biāo)可能幫助我們對(duì)涂層的野外穩(wěn)定性給出有實(shí)際意義的和有重現(xiàn)性的客觀評(píng)價(jià)。顏料耐候性指標(biāo)受到多種外部環(huán)境因素影響，包括日光的照射，高能量紫外線的輻射，溫度，濕度和大氣中的各種雜質(zhì)的侵蝕。顏料耐候性指標(biāo)可以通過室外曝曬實(shí)驗(yàn)或者在室內(nèi)通過人工大氣老化設(shè)備模擬野外環(huán)境進(jìn)行測(cè)量。室外曝曬實(shí)驗(yàn)通常會(huì)選擇特定的地點(diǎn)作為實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)，而這些實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)往往是氣候條件非常嚴(yán)酷（強(qiáng)烈的日曬，被嚴(yán)重污染的工業(yè)大氣等）的地區(qū)，最著名的室外曝曬實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)是美國(guó)佛羅里達(dá)。測(cè)試樣板一般會(huì)放置在正南偏5度的方向經(jīng)過12個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間的曝曬進(jìn)行室外曝曬實(shí)驗(yàn)。 

7、吸油量能告訴我們什么?

濕潤(rùn)是整個(gè)分散過程中非常重要的環(huán)節(jié)。濕潤(rùn)效果的好壞很大程度上取決于分散介質(zhì)和顏料表面形態(tài)的親合程度和分散介質(zhì)分子形態(tài)和顏料凝聚團(tuán)結(jié)構(gòu)的空間相互作用。簡(jiǎn)單的說，吸油量實(shí)際上是油料浸潤(rùn)顏料顆粒的表面及添滿顆粒之間空隙所需的最低油量。具體量化的方法是指每100克顏料所能吸收的純亞麻仁油的最低量即為該顏料的吸油量。大家注意這里所指的吸收是指邊用滴定管滴加精制亞麻仁油邊用調(diào)刀人工調(diào)和，最終顏料和亞麻仁油混合體達(dá)到厚漿形狀態(tài)。

舉例說明，吸油量30克/100克是指30份油以上述方法調(diào)和入100份待測(cè)顏料將達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的厚漿形狀態(tài)。吸油量在某種程度上反映了特定顏料的比表面積，比表面積越低，吸油量就越低，顏料濕潤(rùn)性就越好，反之亦然。

8、我可以運(yùn)用什么措施提高涂料體系的遮蓋力?

對(duì)于絕大多數(shù)的涂料運(yùn)用領(lǐng)域，遮蓋力都是基本和主要的性能要求。這一點(diǎn)在黃色涂料上得到了充分的體現(xiàn)，因?yàn)辄S色顏料對(duì)光的吸收能力較差，遮蓋力只能依靠對(duì)光的散射達(dá)到，這也是業(yè)內(nèi)一直認(rèn)為鮮艷的有機(jī)黃色顏料遮蓋力差的原因。所以，配方師在只能選擇單一顏料的情況下，往往選擇有更強(qiáng)散射效果，具有更高遮蓋力的鉻黃（無機(jī)顏料的折射率大約在2.5）而放棄有機(jī)黃顏料（有機(jī)顏料的折射率大約在1.6）的原因。當(dāng)然，在顏料可以復(fù)配的場(chǎng)合，配方師可以通過增加高遮蓋力無機(jī)顏料（鈦白，氧化鐵類顏料）的方法來付于有機(jī)顏料更強(qiáng)的遮蓋力，著色力。添加鈦白以提高體系遮蓋力可能是目前最廣泛被運(yùn)用的方法，然而，我們也不要忘記同樣有通過提高對(duì)光線的吸收來提高遮蓋力的方法，例如，系統(tǒng)所能容忍的一點(diǎn)點(diǎn)的碳黑將極大的提高有機(jī)紅的遮蓋力。碳黑對(duì)光線幾乎全部的吸收彌補(bǔ)了相對(duì)吸收，散射能力較差的有機(jī)顏料遮蓋力方面的不足。但必須強(qiáng)調(diào)的是配方中顏料越少，色彩飽和度越好，添加對(duì)日光高吸收的無機(jī)顏料必須在配方允許范圍內(nèi)。

9、涂料中不同顏料發(fā)生分離將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)帶來那些不良影響? 

在涂料工業(yè)中，涂料中顏料互相分離是非常常見的，特別是配方中有二種或二種以上的顏料。顏料分離會(huì)導(dǎo)致涂層干燥后表面顏料分布不均。如果是由于顏料在涂膜表面濃度的不同而造成顏料在局部過多的現(xiàn)象，我們稱之為發(fā)花。發(fā)花實(shí)際是顏料混合物發(fā)生垂直分散，而使顏料混合物的各組分彼此分離。在和漆膜呈垂直方向的顏料濃度相同，顏色一致，水平方向濃度不同，顏色不同，漆膜外觀呈網(wǎng)狀和條紋的顏色不均現(xiàn)象。

如果顏料在涂膜表面濃度相同，在涂膜內(nèi)部濃度不同，我們稱之為浮色。浮色是一種顏料混合物的水平分散。在水平方向顏料濃度相同，顏色一致，只是和低層顏色不一致，顏料濃度不同。當(dāng)涂料被涂布在玻璃板上的時(shí)候，我們可以觀察到浮色現(xiàn)象。顏料分離在很大程度上和配方中不同顏料的不同遷移率有關(guān)系。分散劑能改善此類漆病。

10、涂料遮蓋力指標(biāo)說明什么?

光線在通過透明介質(zhì)的時(shí)候可以沒有任何變化的直接通過，然后在底材表面得以反射。光線在遭遇不透明介質(zhì)的時(shí)候則不能發(fā)生穿透，只能被吸收或反射。在討論顏料的光學(xué)特性的時(shí)候，我們就不能用透明或不透明來簡(jiǎn)單描述。

遮蓋力(hiding power)是指當(dāng)顏料在特定的涂料體系中被均勻地涂覆于物體表面時(shí)，遮蓋住該物體表面底色的能力。色漆通過二種途徑達(dá)到遮蓋力指標(biāo)，這二種途徑是指對(duì)光的吸收和散射，舉例來說，黑色顏料吸收任何波長(zhǎng)的光線，具有很強(qiáng)的遮蓋能力；各種顯色顏料通過對(duì)不同波長(zhǎng)的光線進(jìn)行選擇性吸收達(dá)到遮蓋力；白色顏料不吸收任何光線，主要靠極強(qiáng)的散射作用體現(xiàn)遮蓋力。

11、什么是顏料分散工藝中的技術(shù)要素?

涂料生產(chǎn)中所指的顏料分散泛指顏料以固體狀態(tài)穩(wěn)定地，均勻地分散于特定介質(zhì)中。主要分為四個(gè)步驟： a.顏料表面的潤(rùn)濕。 b.打開顏料的聚集體。c. 顏料粒子在涂料中的均勻分布。 d.整個(gè)分散體系的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

潤(rùn)濕：事實(shí)上，潤(rùn)濕分為二個(gè)獨(dú)立的過程。開始由分散介質(zhì)（溶劑或水）取代空氣分布于顏料粉體表面，然后在潤(rùn)濕劑的幫助下軟化顏料的聚集體。

打開顏料的聚集體并均勻分散：

在分散設(shè)備的幫助下打開顏料的聚集體。這一階段完成后，顏料以原級(jí)離子的狀態(tài)得以均勻分散在分散介質(zhì)中。

顏料解聚過程的成功與否主要取決于分散設(shè)備對(duì)顏料的高速剪切，碰撞和磨擦能否達(dá)到最佳的分散狀態(tài)和效能。剪切力或磨擦力必須達(dá)到最大值。而選擇正確的分散設(shè)備（由分散介質(zhì)的化學(xué)屬性和粘度決定）對(duì)這種理想狀態(tài)的達(dá)到至關(guān)緊要。

分散體系的穩(wěn)定性

一旦顏料分散在介質(zhì)中，我們希望其一直處于原級(jí)粒子離子的狀態(tài)。然而在相對(duì)較低黏度的環(huán)境中，已分散的顏料由于彼此的吸引力（主要由于顏料微粒子比表面積大，表面能高等因素造成）有一種重新聚集和再凝聚的傾向，稱之為絮凝。為了消除或減少這種傾向，保持顏料原級(jí)粒子的穩(wěn)定狀態(tài)，我們通過分散劑的作用形成雙電層和空間位阻等作用使顏料表面帶有同種電荷相互排斥而達(dá)到穩(wěn)定體系的目的。

12、什么是涂料體系中顏料的凝聚?

分散的目的是在顏料的表面包裹上充分的展色劑或樹脂，從而避免顏料粒子之間的相互接觸。但有些時(shí)候，分散后的物料會(huì)重新再聚積成團(tuán)，或者形成絮凝。

再聚積和絮凝有不同的含義。再聚積表示顏料又重新粘在一起，形成新的聚積。顏料粒子間相接觸的地方已經(jīng)沒有黏結(jié)料阻隔。而絮凝是指單個(gè)顏料粒子并未喪失表面黏結(jié)料，顏料粒子只是松散聚集在一起，只要施加很低的剪切力即可被打開。顏料的絮凝在實(shí)際運(yùn)用中會(huì)導(dǎo)致顏料的色彩特性發(fā)生改變，諸如著色力，光澤度，透明度下降，在整個(gè)色漆體系中，防止顏料的絮凝被作為重要的涂料性能指標(biāo)，配方師通過改變顏料表面特性和選擇正確的涂料黏結(jié)料來防止顏料的絮凝。 

13、如何對(duì)顏料的浮色發(fā)花現(xiàn)象進(jìn)行測(cè)試? 

我們可以用很多方法來測(cè)試顏料的浮色發(fā)花情況。a. 對(duì)噴涂漆膜和刮涂漆膜進(jìn)行著色力比較，來判斷浮色發(fā)花情況。 b.通過在玻璃板上涂布實(shí)驗(yàn)漆膜來觀察浮色發(fā)花情況。 c.指擦實(shí)驗(yàn)也就是用手指擦拭半干狀態(tài)（經(jīng)過閃蒸）下的涂膜（涂膜可以是噴涂也可以是刮涂），通過磨擦區(qū)域的漆膜和原漆膜的顏色差異來確定浮色發(fā)花的程度。同時(shí)這也是反映絮凝的一個(gè)指標(biāo)。

14、哪些顏料可被用來制造偽裝涂層? 

偽裝涂層需要顏色最大可能地融入所處的環(huán)境背景（植被，土壤，沙漠或者海洋等）中，例如艦船的暗灰色使其在大洋中隱于無形。隨著現(xiàn)代軍事技術(shù)的發(fā)展，人類又對(duì)偽裝涂料提出了更高的要求，偽裝涂料必須能使被涂裝的物體在紅外線的照射下得以隱形。

換句話說,在波長(zhǎng)從400到1200納米的近紅外光譜內(nèi)，偽裝涂料的顏色要求要與優(yōu)勢(shì)背景相對(duì)應(yīng)的顏色達(dá)到同譜同色，特別是偽裝涂料能有效的模擬自然背景中物體的光譜反射曲線，使目標(biāo)能有效的融入背景中。許多在可見光范圍內(nèi)用于配色的傳統(tǒng)顏料不能用于紅外偽裝涂料。適用于這一領(lǐng)域的顏料有顏料黃119, 綠 17, 綠 26,黑 30, 氧化鉻綠,咔唑紫, 氧化鐵系顏料。綠 17, 綠 26, 黑 30,氧化鉻綠,咔唑紫, 氧化鐵系顏料。 

15、如何測(cè)量遮蓋力? 

顏料遮蓋力的測(cè)量和顏料所加入的涂料基料和涂料所涂布的厚度有關(guān)。在給定的顏料濃度和膜厚參數(shù)條件下，在遮蓋力專用黑白對(duì)照測(cè)試卡紙上制備涂層，通過黑/白表面顏色的差異來計(jì)算遮蓋力。簡(jiǎn)單的說，遮蓋力是指色漆遮蓋底材顏色或色差的能力。一般用遮蓋力值表示遮蓋力。它是以在給定的顏料濃度下，涂料剛能遮蓋卡紙黑色背景所需的涂料用量來表示，以g/m2為單位。在遮蓋力測(cè)試過程中，光線是很重要的因素，只有在自然光源環(huán)境條件下進(jìn)行測(cè)試和比較才能得到客觀正確的結(jié)果。

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