技術分享 | 關于涂料用顏料的15個技術問題

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，配方師通常用有機顏料配合鈦白粉來取代含鉛顏料。但在某些運用場合，有機顏料配合金屬氧化物混合顏料（無機復合著色顏料）表現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，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顏料，減少甚至不用鈦白粉。

對有機顏料而言，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，只要在生產中有良好的除塵設備（吸入顏料粉塵對人體肺部是有害的），上述這些顏料都被認為是安全無毒的。

2、有哪些因素影響涂料體系中顏料的絮凝?

以下參數對絮凝會造成影響：

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

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

二氧化鈦: 表面沒有經過包覆的二氧化鈦表現出極大的絮凝傾向。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。但這也不是絕對的。如果顏料粒徑非常的小，就會導致整個體系的黏度上升。降低顏料粒子的移動，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。

黏結料：小的黏結料分子較易被顏料表面所吸附，但由于它的體積小，所產生的顏料粒子間的空間位阻也小，較易引起顏料絮凝。同時，黏結料的化學結構也與顏料絮凝有關。

溶劑：選擇合適的良溶劑會使黏結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。不良溶劑收縮黏結料聚合物分子呈團狀，降低了顏料粒子間的空間位阻，對顏料絮凝的發生起促進作用。

3、有哪些類型的酞菁藍可運用于涂料工業? 

酞菁藍主要由銅酞菁組成，化學結構復雜，外觀為深藍色粉末，酞菁藍有很多晶態，形成商品的有3種，分別是帶紅光，相對具有最高著色力的α型酞菁藍（顏料藍15）；帶綠光，相對具有最佳熱力學穩定性的β型酞菁藍（顏料藍15：3）；相對具有最鮮艷紅光的ε型酞菁藍（顏料藍15：6）。在芳香族溶劑中（例如二甲苯），α型酞菁藍會轉化為更穩定的β型酞菁藍。為了防止這種轉變，通常在粗酞菁藍顏料化加工過程中，拼入一部分一氯代銅酞菁形成溶劑穩定型α型酞菁藍或顏料藍15：1。

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

在涂料工業領域，帶紅相的α型酞菁藍由于色澤鮮艷，著色力強，易分散和流動性好等特點較帶綠相的β型酞菁藍受歡迎。因為絮凝的發生并不僅僅和顏料有關，和涂料體系的粘結料和溶劑都有很大的關系，我們不可能找到一種在任何涂料體系中都能表現出最佳抗絮凝性能的酞菁藍品種，這還需要涂料工作者針對不同的涂料系統，通過大量的實驗，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估顏料的分散效果。例如直接的方法有細度板法，光學和電子顯微鏡法。

細度板法：

海氏研磨細度測試方法(Hegman)是針對液體體系的簡單快捷的研磨細度檢測方法。海氏細度板是一塊表面加工有二道淺槽的長方形不銹鋼材料，淺槽經精密加工由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表面到溝槽深度為零的一端?？潭鹊染嚯x標注于凹槽旁，從凹槽最深處的刻度零均勻遞減至細度板水平表面的刻度8或10。觀察試樣首先出現密集顆粒點之處，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為是判斷分散程度的指標。通常至少刻度要達到7才被認為已經有效分散。

細度測試法：

光學顯微鏡的使用提供了一種快速的，顏料大小可直觀的細度檢測方法。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，大小和分布，以及顏料的絮凝情況。具體實驗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候不能過分用力，防止待觀察物料過度分開影響檢驗。光學顯微鏡的主要缺點是辨析率太低，最小辨析率大約只有2微米。

電子顯微鏡細度測試法：

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

電子顯微鏡細度測試法的缺點主要是設備價格昂貴，測試時間長，需要有經驗技師對測試數據進行分析和解讀，另外也一定要待樣品干燥后才能進行測量。

5、顏料耐溶劑性是什么含義？

在涂料生產中，我們必須將顏料均勻而穩定地分散在大多數的有機基料（由樹脂和溶劑組成）中，這就意謂顏料必須處于有機溶劑的包圍中。除此之外，大多數涂料經顏料著色后，在有效使用期內不可避免地經常于有機溶劑接觸（清潔劑，汽油和潤滑油等）。因此這就要求顏料要盡可能不溶于有機溶劑。如果不能做到不溶，我們就應該意識到在各類有機溶劑中，顏料的添加是有限度的，超過這一容忍度，就會產生顏料溶于溶劑所造成的沾色現象。顏料的耐溶劑性能本質上就是顏料抵抗溶劑的溶解而造成沾色的性能。無機顏料（由自身的化學結構特性所決定）和一些結構復雜的有機合成顏料一般都具有良好的耐溶劑性能。但一些較低級別的有機顏料和經過表面處理的顏料則耐溶劑性能較差。用來測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用上都需要保持固有顏色的穩定不變。我們把顏料的耐光性定義為顏料耐受日光的照射的質量技術指標。在日光的組成中，對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候，我們只是評估了顏料對外部環境中的光環境的耐受能力質量技術指標。事實上，我們很難對天氣狀態作出準確的定義。從某種角度考慮，排除了其他外部環境因素的顏料耐光性指標可能幫助我們對涂層的野外穩定性給出有實際意義的和有重現性的客觀評價。顏料耐候性指標受到多種外部環境因素影響，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的侵蝕。顏料耐候性指標可以通過室外曝曬實驗或者在室內通過人工大氣老化設備模擬野外環境進行測量。室外曝曬實驗通常會選擇特定的地點作為實驗地點，而這些實驗地點往往是氣候條件非常嚴酷（強烈的日曬，被嚴重污染的工業大氣等）的地區，最著名的室外曝曬實驗地點是美國佛羅里達。測試樣板一般會放置在正南偏5度的方向經過12個月或更長時間的曝曬進行室外曝曬實驗。 

7、吸油量能告訴我們什么?

濕潤是整個分散過程中非常重要的環節。濕潤效果的好壞很大程度上取決于分散介質和顏料表面形態的親合程度和分散介質分子形態和顏料凝聚團結構的空間相互作用。簡單的說，吸油量實際上是油料浸潤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刀人工調和，最終顏料和亞麻仁油混合體達到厚漿形狀態。

舉例說明，吸油量30克/100克是指30份油以上述方法調和入100份待測顏料將達到實驗要求的厚漿形狀態。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，顏料濕潤性就越好，反之亦然。

8、我可以運用什么措施提高涂料體系的遮蓋力?

對于絕大多數的涂料運用領域，遮蓋力都是基本和主要的性能要求。這一點在黃色涂料上得到了充分的體現，因為黃色顏料對光的吸收能力較差，遮蓋力只能依靠對光的散射達到，這也是業內一直認為鮮艷的有機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，往往選擇有更強散射效果，具有更高遮蓋力的鉻黃（無機顏料的折射率大約在2.5）而放棄有機黃顏料（有機顏料的折射率大約在1.6）的原因。當然，在顏料可以復配的場合，配方師可以通過增加高遮蓋力無機顏料（鈦白，氧化鐵類顏料）的方法來付于有機顏料更強的遮蓋力，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用的方法，然而，我們也不要忘記同樣有通過提高對光線的吸收來提高遮蓋力的方法，例如，系統所能容忍的一點點的碳黑將極大的提高有機紅的遮蓋力。碳黑對光線幾乎全部的吸收彌補了相對吸收，散射能力較差的有機顏料遮蓋力方面的不足。但必須強調的是配方中顏料越少，色彩飽和度越好，添加對日光高吸收的無機顏料必須在配方允許范圍內。

9、涂料中不同顏料發生分離將對整個系統帶來那些不良影響? 

在涂料工業中，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。顏料分離會導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象，我們稱之為發花。發花實際是顏料混合物發生垂直分散，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，漆膜外觀呈網狀和條紋的顏色不均現象。

如果顏料在涂膜表面濃度相同，在涂膜內部濃度不同，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。當涂料被涂布在玻璃板上的時候，我們可以觀察到浮色現象。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系。分散劑能改善此類漆病。

10、涂料遮蓋力指標說明什么?

光線在通過透明介質的時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的時候則不能發生穿透，只能被吸收或反射。在討論顏料的光學特性的時候，我們就不能用透明或不透明來簡單描述。

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

11、什么是顏料分散工藝中的技術要素?

涂料生產中所指的顏料分散泛指顏料以固體狀態穩定地，均勻地分散于特定介質中。主要分為四個步驟： a.顏料表面的潤濕。 b.打開顏料的聚集體。c. 顏料粒子在涂料中的均勻分布。 d.整個分散體系的長期穩定。

潤濕：事實上，潤濕分為二個獨立的過程。開始由分散介質（溶劑或水）取代空氣分布于顏料粉體表面，然后在潤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，顏料以原級離子的狀態得以均勻分散在分散介質中。

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

分散體系的穩定性

一旦顏料分散在介質中，我們希望其一直處于原級粒子離子的狀態。然而在相對較低黏度的環境中，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，保持顏料原級粒子的穩定狀態，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到穩定體系的目的。

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。但有些時候，分散后的物料會重新再聚積成團，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沒有黏結料阻隔。而絮凝是指單個顏料粒子并未喪失表面黏結料，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。顏料的絮凝在實際運用中會導致顏料的色彩特性發生改變，諸如著色力，光澤度，透明度下降，在整個色漆體系中，防止顏料的絮凝被作為重要的涂料性能指標，配方師通過改變顏料表面特性和選擇正確的涂料黏結料來防止顏料的絮凝。 

13、如何對顏料的浮色發花現象進行測試? 

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

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。隨著現代軍事技術的發展，人類又對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,在波長從400到1200納米的近紅外光譜內，偽裝涂料的顏色要求要與優勢背景相對應的顏色達到同譜同色，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，使目標能有效的融入背景中。許多在可見光范圍內用于配色的傳統顏料不能用于紅外偽裝涂料。適用于這一領域的顏料有顏料黃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、如何測量遮蓋力? 

顏料遮蓋力的測量和顏料所加入的涂料基料和涂料所涂布的厚度有關。在給定的顏料濃度和膜厚參數條件下，在遮蓋力專用黑白對照測試卡紙上制備涂層，通過黑/白表面顏色的差異來計算遮蓋力。簡單的說，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。在遮蓋力測試過程中，光線是很重要的因素，只有在自然光源環境條件下進行測試和比較才能得到客觀正確的結果。

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