中国涂料网 - 中国涂料网,涂料行业门户网站 !

商业资讯: 企业动态 | 双赢访谈 | 市场动态 | 专利·工艺 | 最新技术 | 会议会展 | 行业综述 | 行业动态 | 最新产品 | 展会新闻

你现在的位置: 首页 > 商业资讯 > 涂料百科 > 涂料百科:(八)颜料的深度解说

涂料百科:(八)颜料的深度解说

信息来源:paintkey.com  时间:2010-08-26  浏览次数:110

  颜料是涂料中一个重要的组成部分,它通常是极小的结晶,分散于成膜介质中。颜料和染料不同,染料是可溶的,以分子形式存在于溶液之中,而颜料是不溶的。涂料的质量在很大程度上依靠所加的颜料的质量和数量。
  1、颜料的作用与性质
  颜料最重要的是起遮盖和赋于涂层以色彩的作用,但它的作用不只于此,还有:
  ①增加强度
  有如炭黑在橡胶中的作用。颜料的活性表面可以和大分子链相结合,形成交联结构。当其中一条链受到应力时,可通过交联点将应力分散(如下图)
  颜料有增加强度的作用
  点击此处查看全部新闻图片
  颜料与大分子间的作用力一般是次价力,经过化学处理,可以得到加强。颜料粒子的大小和形状对强度很有影响,粒子愈细,增强效果愈好。
  ②增加附着力
  涂料在固化时常伴随有体积的收缩,产生内应力,影响涂料的附着,加入颜料可以减少收缩,改善附着力。
  ③改善流变性能
  颜料可以提高涂料粘度,还可赋予涂料以很好的流变性能,例如,通过添加(如气相SiO2)赋予触变性质。
  ④改善耐候性
  如炭黑既是黑色颜料又是一个紫外吸收剂。
  ⑤功能作用
  如防腐蚀作用,在防腐蚀颜料中有起钝化作用的颜料,如红丹(Pb3O4),也有起屏蔽作用的颜料,如铝粉、云母及玻璃鳞片,还有作为类似牺牲阳极的锌粉等。
  ⑥降低光泽
  在涂料中加入颜料可破坏漆膜表面的平滑性,因而可降低光泽,在清漆中常用极细的二氧化硅或蜡来消光。
  ⑦降低成本
  许多不起遮盖和色彩作用的颜料(如CaCO3SiO2,滑石粉等)价钱便宜,加入涂料中不影响涂层性质,但可增加体积,大大降低成本。它们称为体积颜料。
  为了选择颜料以起到上述作用,必须了解颜料的下列性质:
  ⑴颜料的遮盖力与着色力
  颜料的遮盖力指颜料遮盖住被涂物的表面,使它不能透过漆膜而显露的能力。颜料的遮盖力和折射率、结晶类型、粒径大小等有关,在已知的颜料中金红石TiO2的折光指数最大,它和聚合物间有最大的折光率差,因此是最好的白色颜料。有些颜料如二氧化硅、大白粉等,折光率和聚合物相近,对遮盖没有贡献,称为体积颜料。
  [1][2][3]下一页相关阅读:
  涂料百科:(七)深度“看”溶剂
  涂料百科:(六)流变学与表面化学
  涂料百科:(五)膜是如何形成的
  涂料百科:(四)涂料基本组成及其作用
  涂料百科:(三)涂料四大功能解说
  若涂料中含有空气,因为空气的折光率最小,它和聚合物与颜料都产生折光率差,因此有很好的遮盖效果。在黑板上用粉笔写字,碳酸钙(粉笔)对黑板有很好的遮盖力,就是因为其中含有空气,但如果将粉笔字弄湿了,就看不出白色了,因为此时水取代了空气,水的折光充率和碳酸钙的相近。现在有一种胶囊形颜料,即聚合物的小空心球(下图1),便是利用了最便宜的空气做颜料,若再进一步,在空心球中放入钛白粒子,遮盖效率便更高了。因为光线通过聚合物膜进入空气时有散射,由空气射到钛白粒子时又有散射。炭黑有很好的吸光能力,故也能很好地进行遮盖。利用人眼的弱点,在白色颜料中加少量炭黑能减少钛白的用量。(如下图)
  颜料的遮盖力与着色力
  点击此处查看全部新闻图片
  彩色颜料的着色力是以其本身的色彩来响整个混合物颜色的能力,着色力愈大,颜料用量可愈少,成本可降低。着色力与颜料本身特性相关,与其粒径大小也有关系,一般说来,粒径愈小,着色力也愈大。一般有机颜料比无机颜料着色力高。颜料的分散情况对着色影响甚大,分散不良可引起色调异常。
  颜料的着色力与遮盖力无关,较为透明的(遮盖力低的)颜料也能有很高的着色力。
  ⑵耐光牢度
  颜料仅仅能给涂料以良好的原始色泽是不够的,涂膜的色泽必须耐久,最好能保持到涂膜本身破坏为止。许多颜料在光的作用下会褪色,发暗或色相变坏。
  ⑶渗色性
  并不是所有颜料在各种溶剂中都是完全不溶解的。有时在红漆底层上涂白漆,白漆成了粉红色,这说明白漆中的溶剂溶解了一部分红底漆中的颜料,这种现象称为“渗色”。红色有机颜料特别容易渗色。
  ⑷颗粒大小与形状
  颜料的最佳粒径一般应为光线在空气中波长的一半,即0.2—0.4μm,如果小于此值,则颜料失去散射光的能力,而大于此值则总面积减少,使颜料对光线的总散射能力减少。实际上,颜料的直径大致在0.01μm(如炭黑)到50μm左右(如某些体积颜料),颜料通常是不同粒径的混合物。颗粒大小还直接和吸油量有关,因为颗粒愈小,表面积愈大。关于吸油量将在以后再讨论。
  颗粒的形状不同,其堆积与排列也不同,因此会影响颜料的遮盖力,涂料的流变性质等等。例如杆状的颜料具有较好的增强作用,但也往往会戳出表面,降低表面光滑度,因而会降低光泽度,但有助于下道涂料的粘附。片状颜料有栅栏作用,可减慢水分的透过。
  ⑸比重
  一般涂料厂购入颜料是按重量计算的。而颜料的作用则是以体积为基础的。因此比重小的颜料是合算的。金红石二氧化钛的比重为4.1,铅白的比重是6.6。体积颜料一般比重都比较小。
  ⑹化学稳定性与热稳定性
  颜料的化学反应性会限制某些颜料的使用,例如氧化锌用于高酸值的树脂中,会与树脂反应生成皂,并使树脂间交联(通过二价金属锌),因而使树脂在贮存过程中粘度大增,这称为漆的“肝化”。含铅的颜料能与大气中的H2S反应生成黑色的硫化铅,从而使漆膜发暗。
  ⑺颜料的润湿性、分散性与表面处理
  为了改进颜料的分散性与润湿性,往往要对颜料表面进行处理。颜料的润湿性和分散性是一个重要的指标。例如,为了使颜料易于分散,可用树脂处理,因为聚合物可聚集的粒子间形成空隙,这样溶剂容易渗入粒子中并将树脂溶解,留下粒子能较好地分散于介质中。有的颜料(CaCO3)用硬脂酸处理后,可降低颜料的比重,增加体积,这样可控制沉降速度,即使沉降也不致形成硬块,但用量不能超过10%,TiO2表面则常用Al2O3,SO2等处理以改善其耐候性和分散性。
  ⑻颜料的毒性
  铅颜料由于其毒性,其使用已受到严格限制。选择颜料时,必须注意其毒性。
  2、颜料的主要品种
  着色颜料包括白色颜料、黑色颜料和彩色颜料
  ①白色颜料
  白色颜料有二氧化钛、铅白、氧化锌(锌白)、锌钡白(立德粉,ZnS·BaSO4)等,当然空气也是一种很好的“白色颜料”。
  二氧化钛是最重要的颜料品种,分为锐钛型和金红石型两种。它们的品质和制备方法有关。二氧化钛都是由钛矿制备的,主要有硫酸法和氯化物法两种,前一种方法是用硫酸处理钛矿,分离出硫酸亚铁,将硫酸钛水解沉淀出氢氧化钛,经锻烧后得TiO2。氯化物法是首先将钛矿中的钛转化为四氯化钛并进行蒸馏提纯,最后将TiCl4在1000℃用氧气转化为TiO2。以氯化物法生产的二氧化钛质量较高。按一般程序得到的是锐钛型的,为了得到金红石型的要作特殊处理。
  金红石型和锐钛型的二氧化钛,因晶型不同,其折光率也不同,分别为2.76和2.55,因此遮盖力相差很大。金红石型在接近紫外光的地方,有一定的吸收,所以金红石型本身白度不及锐钛型。金红石虽然价钱贵,但因用量少,更合算,一般都用金红石型二氧化钛,除非要“更白”的白色。
  上一页[1][2][3]下一页相关阅读:
  涂料百科:(七)深度“看”溶剂
  涂料百科:(六)流变学与表面化学
  涂料百科:(五)膜是如何形成的
  涂料百科:(四)涂料基本组成及其作用
  涂料百科:(三)涂料四大功能解说
  用二氧化钛颜料有一个粉化的问题,其中锐钛型的更为严重,因为在紫外区有较强吸收,可催化聚合物老化,其原因是在紫外光作用下,它可和O2形成电荷转移给络合物(CTC),CTC可分解生成单线态氧或和H2O反应生成游离基,它们都可引起聚合物老化,反应表示如下图:
  二氧化钛颜料粉化过程
  点击此处查看全部新闻图片
  为了降低二氧化钛的光活性,常用二氧化硅(或)氧化铝处理表面,也可用氧化锌或氧化锑等进行处理。用氧化铝等碱性物质处理过的二氧化钛,可和酸反应,所以对用酸作催化剂的热固性涂料(如氨基漆等)的固化会有影响。二氧化钛引起的粉化现象也可用来制备自清洗涂料。为了降低成本,乳胶漆可以直接使用浆状二氧化钛。
  铅白2PbCO3·Pb(OH)2是最早使用的颜料,它有较好的耐候性、附着力,并可杀菌,但因有毒,国处已禁止使用。立德粉,其遮盖力较高(n=1.9-2.3),其中ZnS含量增加时,遮盖力可更高,但耐酸性下降,立德粉耐候性差,易泛黄。氧化锌的n=2.0,它有较好的耐候性,可杀菌,但耐酸碱性很差。锑白Sb2O3,遮盖力与立德粉接近,耐光和耐热性良好,但易溶于酸碱,它是一种重要的阻燃剂,可与含卤素的有机阻燃剂协同使用。
  ②黑色颜料主要是炭黑,其它还有石墨、铁黑、苯胺黑等。但最乌黑的黑色颜料是炭黑。不同牌号的炭黑“乌黑”的程度很不同。炭黑中以槽法炭黑最黑,粒子最细(5—15nm),由于它表面积大,吸收量大于一般颜料的很多倍,因此加少量便可大大增加体系粘度。由于炭黑表面的极性很大,而槽法炭黑的表面积又大,因此很容易吸收体系中的极性添加剂,如醇酸树脂中的催化剂,从而影响固化速度。灯黑的粒子粗至0.5μm左右,它的乌黑程度也低,一般用于灰色涂料。
  ③彩色颜料
  彩色颜料中的无机颜料具有较好的耐候性、耐光性、耐热性和着色性,是用量最大的彩色颜料,它的缺点是色谱不全,并且有些有毒性(如含铅颜料)。无机彩色颜料中用得最多的是氧化铁颜料,主要品种有铁黄〔FeO(OH)〕和铁红Fe2O3。铁黄在150℃脱水转变成铁红。铁黑Fe3O4和铁红混合可得氧化铁棕。透明氧化铁是一种颜料的新品种,它除具有氧化铁颜料的优良化学稳定性外,还具有透明性,在涂膜中不会引起散射,从而使漆膜呈透明状态,可用于金属闪光漆中,其它无机彩色颜料主要的有铬黄(PbCrO4)、铬绿、镉黄(CdS)、镉红以及群青(含多硫化钠的铝硅酸盐)和铁蓝(铁氰化钾、亚铁氰化钾)等。
  现在有机颜料的品种已比无机颜料多得多,有机颜料的突出特点是颜色鲜艳,色谱齐全。尽管有机颜料有对热、对光不稳定,易渗色等缺点,但仍是无机颜料不能替代的品种,一些性能优良的颜料已不断被应用。现在常用的有机颜料是酞菁系颜料和偶氮颜料。一些新型颜料的结构中常含有无机金属离子,如镍偶氮黄(Ⅲ)和酞菁蓝(Ⅴ)。也有许多有机颜料是淀积在无机物(如氢氧化铝)上的,称为色淀。一些主要品种介绍如下。
  ·联苯胺黄(Ⅰ)着色力高,颜色鲜艳,有较好的遮盖力,但耐光性等稍差。
  ·耐光黄(hansa黄)(Ⅱ)着色力高,鲜艳耐光,耐热抗酸碱性好,但透明,有渗色问题。
  上一页[1][2][3]相关阅读:
  涂料百科:(七)深度“看”溶剂
  涂料百科:(六)流变学与表面化学
  涂料百科:(五)膜是如何形成的
  涂料百科:(四)涂料基本组成及其作用
  涂料百科:(三)涂料四大功能解说

    ——本信息真实性未经中国涂料网证实,仅供您参考