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涂料用顏料選擇時(shí)要考慮哪些特性

作者：精顏化工日期： 2023-08-24 點(diǎn)擊量：文字大小：大中小

涂料選擇顏料時(shí)要考慮哪些特性？

顏料晶體結(jié)構(gòu)

顏料可以是結(jié)晶的或非結(jié)晶的（無定形的），在結(jié)晶顏料中，每個(gè)分子內(nèi)的原子都以結(jié)構(gòu)良好的模式排列，然而在無定形顏料中，原子是隨機(jī)排列的，材料也可能具有幾種不同的晶體形式，這稱為多態(tài)性。

顏色取決于這些不同的結(jié)構(gòu)，存在具有不同晶型的化學(xué)相同實(shí)體的顏料。然而，這些多晶型顏料不適合用作顏料，這種多晶型顏料的例子包括：

二氧化鈦
酞菁藍(lán)
線性反式喹吖啶酮

目前正在開發(fā)影響所需晶體形態(tài)和顆粒分布的技術(shù)，顏料生產(chǎn)商通過這種方法來優(yōu)化最終應(yīng)用的商業(yè)產(chǎn)品。

顏料顆粒形狀

顆粒形狀會(huì)影響顏料的色調(diào)和油漆的性能，以下參數(shù)確定顆粒的形狀：

化學(xué)結(jié)構(gòu)
晶體結(jié)構(gòu)
顏料的合成

顏料的主要顆?？梢允乔驙睢⑶蛐?、棱柱形、針狀或?qū)訝睿跫?jí)粒子由單個(gè)粒子組成，這些顆粒越小，它們的表面能就越大，因此它們?cè)谥圃爝^程中聚集在一起的可能性就越大。

以初級(jí)顆粒的形式提供顏料是不切實(shí)際的，因?yàn)樗鼈兏駸熿F而不是粉末，在實(shí)踐中，它們僅在合成顏料時(shí)存在，當(dāng)顆粒在制造過程中結(jié)塊時(shí)，它們會(huì)形成聚集體或團(tuán)聚體。

聚集體在合成或干燥過程中沿晶體邊界連接，很難將它們分開，因此顏料制造商試圖避免在顏料生產(chǎn)過程中形成它們。團(tuán)聚體是由原始顆粒組成的松散團(tuán)塊，它們可以通過有效的分散過程分解，在此過程中，顆粒仍有可能重新聚集成松散的團(tuán)塊，這些團(tuán)被稱為絮凝物。這種情況通常發(fā)生在狀態(tài)發(fā)生快速變化時(shí)，即稀釋過快或添加了不相容的物質(zhì)。

絮凝導(dǎo)致著色強(qiáng)度損失，然而絮凝物通常比真正的附聚物更容易分離，即使是正常的剪切力（如刷洗）也足以將其分離。根據(jù)剪切力的大小，絮凝體的錫槽強(qiáng)度會(huì)不均勻地增加。

在刷洗過程中需要注意的一點(diǎn)是，小顆粒比大顆粒更容易絮凝，因此容易發(fā)生絮凝的顏料有炭黑和一些有機(jī)顏料，如酞菁顏料和二惡嗪紫顏料。市場(chǎng)上出現(xiàn)了越來越多的絮凝穩(wěn)定型顏料。

顏料顆粒大小

顏料顆粒通常不是球形的，它們可以有不同的尺寸，具體取決于測(cè)量的是長(zhǎng)度、寬度還是高度，粒徑是初級(jí)顆粒的平均直徑。典型范圍包括：

炭黑 - 0.01至0.08μm;
鈦白粉 - 0.22至0.24μm;
有機(jī)物 - 0.01至1.00μm;
無機(jī)物 - 0.10至5.00μm;

填充顏料可以是最粗糙的顏料顆粒之一，可達(dá)50μm，但其他類型可能非常細(xì)（例如，沉淀的二氧化硅）。

顏料的顆粒大小會(huì)影響其顏色、隱蔽性和沉降特性，大顆粒通常比小顆粒沉降得快，而小顆粒則更難分散，光散射通常也會(huì)受到顏料大小的影響，分布也會(huì)影響膠體穩(wěn)定性和顏色。

表面積和吸油性

表面積是固體表面的總面積，表面積的單位是平方單位（m²），通常定義為1克顏料。有機(jī)顏料的典型值在10到130平方米之間，這種表面積是通過公認(rèn)的測(cè)量技術(shù)確定的，如使用氮吸附的BET（Brunauer、Emmett 和 Teller）方法。該技術(shù)包括計(jì)算顏料的吸附特性。

表面積與顏料對(duì)粘合劑的需求密切相關(guān)，較大的顆粒具有較小的表面積，因此對(duì)粘合劑的需求較低。由于顏料顆粒的尺寸很小，表面積變大，因此涂料在分散過程中需要大量的粘合劑來潤(rùn)濕每個(gè)顏料顆粒。

吸油量是“潤(rùn)濕”100克顏料和制造油漆所需的油量，吸油量以每100克顏料的油克數(shù)表示（或體積與重量的關(guān)系）。

吸油量 = 克油/100克顏料

該值取決于顏料的物理性質(zhì)和粒徑，油的量會(huì)影響干燥的時(shí)間，一般來說，大量的油會(huì)導(dǎo)致變黃和延遲干燥。

顏料的硬度

硬度通常基于莫氏硬度標(biāo)度，顏料的硬度是通過與莫氏硬度的十個(gè)等級(jí)進(jìn)行比較來測(cè)量的。

在（Rosiwal）硬度的絕對(duì)尺度中，耐磨性是通過實(shí)驗(yàn)室的證明來測(cè)量的，并將剛玉的值定為1000。

同樣，努氏硬度計(jì)的硬度值也是絕對(duì)值，硬度值取決于在礦物上刻下的痕跡深度，這些痕跡是用帶有鉆石尖的特殊工具刻下的，并施加一定的力。

這些刻度有助于確定顏料的硬度以及是否容易磨損，顏料的硬度會(huì)影響薄膜的耐久性和耐磨性，硬度標(biāo)尺還能讓配方設(shè)計(jì)師更好地確定研磨設(shè)備的需求和最終用途。有些顏料質(zhì)地較軟，在研磨過程中可能會(huì)受損，尤其是長(zhǎng)時(shí)間置于球磨機(jī)中時(shí)。

另一個(gè)需要考慮的因素是顏料的溶解性以及溶劑對(duì)顏料硬度和結(jié)構(gòu)的影響。

顏料用量

油漆涂料中使用的顏料量由以下因素決定：

顏料的濃度和著色強(qiáng)度
所需的不透明度
所需的光澤度
規(guī)定的阻力和耐久性

油漆工藝師主要根據(jù)以下兩個(gè)概念來確定顏料用量：

1.顏料體積濃度（PVC）
在配制具有最佳耐久性的涂料時(shí)，這是基本考慮的問題，有一個(gè)臨界點(diǎn)代表顏料顆粒的最密集堆積，這與系統(tǒng)的分散程度一致，對(duì)于需要高光澤度的系統(tǒng)，需要低PVC，底漆和底漆的PVC含量要高得多，高達(dá)90%。

2.顏料與粘合劑的比例（P：B）
P:B 比（按重量或有時(shí)按體積）的計(jì)算要簡(jiǎn)單得多，它通常用于協(xié)助配制良好的研磨料并平衡配方的光澤度和不透明度。