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影響顏料沉降和穩(wěn)定性的因素

作者： 精顏化工    日期： 2023-12-25    點(diǎn)擊量：     文字大小：  大  中  小

影響顏料沉降和穩(wěn)定性的因素有哪些


顏料分散過(guò)程的第一步是顏料的潤(rùn)濕和分離。但是，如果顏料分散體沒(méi)有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定，就會(huì)產(chǎn)生絮凝（如圖1所示）。絮凝是顏料顆粒相互吸引形成松散聚集體的結(jié)果，這些聚集體可以在溫和的剪切下重新分散。

顏料顆粒的絮凝與穩(wěn)定的顏料分散體

當(dāng)顏料顆粒相互強(qiáng)烈吸引時(shí)，可能會(huì)發(fā)生顆粒的膠結(jié)或團(tuán)聚。團(tuán)聚物（由樹脂或潤(rùn)濕劑包裹的化學(xué)結(jié)合的顏料聚集體）不容易再分散。通過(guò)對(duì)涂料施加低剪切力，可以逆轉(zhuǎn)絮凝。絮凝會(huì)對(duì)顏料的顏色、光澤和遮蓋力產(chǎn)生不利影響。

顏料顆粒、絮凝和團(tuán)聚之間的關(guān)系

獲得顏料穩(wěn)定的兩種主要機(jī)制是空間和電荷。在電荷排斥中，具有類似電荷的顆粒表面相互排斥（更適用于水性體系，圖4），而空間穩(wěn)定是溶劑型涂料中更常見(jiàn)的機(jī)制（圖5）。適當(dāng)穩(wěn)定的顏料分散體可防止絮凝和結(jié)塊。

顏料分散的電荷排斥穩(wěn)定機(jī)制與空間穩(wěn)定機(jī)制

顏料在水性介質(zhì)中的分散使用與無(wú)機(jī)溶劑介質(zhì)相同的原理：即適當(dāng)?shù)臐?rùn)濕、顏料分散和穩(wěn)定。然而，水的表面張力和高極性使其在潤(rùn)濕低極性顏料時(shí)更成問(wèn)題。在許多情況下，水會(huì)與顏料表面發(fā)生劇烈的相互作用，從而破壞顏料表面的分散劑的穩(wěn)定性。確保顏料分散均勻穩(wěn)定（消除一種顏料的顏料絮凝，排除其他顏料）。第三，使用合適的潤(rùn)濕劑或表面活性劑有助于改善導(dǎo)致顏料之間不穩(wěn)定的極性和表面張力的差異。

無(wú)機(jī)顏料如：鈦白粉、碳酸鈣、氧化鋅、二氧化硅、碳酸鈣、硫酸鋇和氧化鐵顏料等許多填充顏料具有很強(qiáng)的極性表面。然而，僅靠水通常不能充分潤(rùn)濕顏料表面。因此，它們需要表面活性劑來(lái)潤(rùn)濕和穩(wěn)定分散。

此外，許多顏料制造商提供經(jīng)過(guò)表面處理的顏料，以幫助顏料穩(wěn)定，許多制造商通過(guò)添加一層無(wú)機(jī)氧化物來(lái)對(duì)有機(jī)顏料的表面進(jìn)行改性以增加極性，從而改善有機(jī)顏料的表面潤(rùn)濕性。

如果不考慮顏料隨時(shí)間沉降的影響，任何關(guān)于顏料穩(wěn)定的討論都是不完整的。這些因素都會(huì)影響顏料沉降的程度和對(duì)硬沉降的抵抗力：
  • 顏料分散體的質(zhì)量
  • 顏料粒徑
  • 吸油性
  • 形狀
  • 分布
  • 顏料密度
  • 涂料粘度

要更完整地討論這些參數(shù)中的每一個(gè)對(duì)顏料沉降和穩(wěn)定性的影響，可能需要幾篇文章來(lái)充分描述。下圖（圖6）提供了顏料和油漆參數(shù)與顏料沉降的簡(jiǎn)化關(guān)系。

參數(shù)與建立的關(guān)系

最后，使用適當(dāng)?shù)挠|變劑有助于建立足夠的粘度和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而阻止顏料硬沉降。合適的觸變劑可以通過(guò)幾種不同的機(jī)制提高對(duì)硬沉降的抵抗力，比如：通過(guò)增加低剪切粘度來(lái)提高抗硬沉降性；與顏料形成結(jié)合，以降低沉降顏料層的有效密度。

但是，必須確保觸變劑和分散劑之間存在可接受的兼容性。通常用于促進(jìn)軟沉降的觸變劑包括用季銨化合物處理的粘土，為溶劑型涂料提供更高的親有機(jī)性。硅鎂土可用于水性和溶劑型涂料，因?yàn)獒槧钫惩令w粒結(jié)合以增加粘度，在剪切下容易分解。其他聚合物增稠劑通過(guò)增加粘度和促進(jìn)易于再分散的軟沉降也可以有效，例如：
  • 細(xì)顆粒二氧化硅
  • 蓖麻油衍生物
  • 堿性磺酸鈣
  • 膠體硅酸鋁

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