颜料色浆性能及其在乳胶漆中应用

以丙烯酸乳液为成膜物的乳胶漆在水性建筑涂料中起着越来越重要的作用，特别是在经济飞速发展的中国，由于建筑业已成为我国经济发展新的增长点，而住房又关系着千家万户，因此近年来乳胶漆的发展十分迅猛。又由于乳胶漆色彩丰富，浓淡雅艳可随意选取，装饰效果好，使用期长，已成为打扮城市和建筑物的漂亮的"外衣"。

    颜料作为乳胶漆中重要的组成物质，起着不可缺少的作用。面对一幢幢漂亮的建筑，人们首先看到的就是其绚丽多彩的颜色。颜料的选择和使用直接影响到乳胶漆的保色性，而对颜料的性能和应用的了解及正确的选择和使用，可指导加工生产高质量的乳胶漆。

    颜料是一种能赋予被着色材料颜色的物质，颜料是彩色的，黑的，白的或荧光的微粒子，有机的或无机的固体物质，颜料在实际应用中不会受到物理及化学因素的影响，颜料在使用过程中一般不溶于使用的介质，而始终以原来的晶体状态存在，颜料的着色作用是靠对光线有选择的吸收及散射来实现的。如白颜料主要靠散射，黑颜料主要是吸收光线，其他颜料则是部分散射和部分吸收。颜料分为有机颜料和无机颜料。无机颜料是以天然矿物或无机化合物制成的颜料。无机颜料多数纯度低，色泽较暗，着色力低，许多品种具有毒性，但价格便宜，遮盖力高，耐光耐候性好。有机化颜料色泽鲜艳，色光纯正，着色强度高，多数品种符合环保要求。本文着重介绍有机颜料。

    1.颜料的物理性质

    1)密度

    密度是指单位体积内所含颜料粒子的质量数。通常用一定范围采表示如：有机颜料的密度为：1.0-2.0g/cm3；无机颜料为：1.8-8.8g/cm3碳黑为1.8g/cm3

    2)比表面积

    单位质量所具有的表面积为比表面积有机颜料和无机颜料分别为：10-100m2/g与5-50m2/g，碳黑为：20-100m2/g3)

    3)粒度

    研究表明，颜料粒子的理想状态应该是初级粒子，其粒径为0.01-0.05微米，但是由于如此细的粒子的表面能极高，会发生强烈的团聚形成聚集体(尺寸约为0.05-0.4微米)，而且团聚体仍然会聚集形成凝聚体(尺寸为0.1-20微米)，我们所得到的颜料的粒子为聚集体和凝聚体的混合物(尺寸约为20-100微米)。

    颜料粒子的大小对其颜色性能有很大影响。首先会影响其遮盖力和着色强度，颜料对光的反射作用与其自身同周围介质的折射系数之差有关，折射系数差别越大反射作用越强，遮盖力越高，因此在一定范围内颜料粒度提高，遮盖力增加。颜料粒子变小时，比表面增大，着色强度增加。此外，粒度对颜料的色光也有影响，通常粒径大，粒度分布较宽，色光发暗；反之色光鲜艳。另外，粒度还会影响颜料的耐光牢度。当粒子变小，比表面积增大时，吸收的光能量增加，受破坏的程度也增加，因此褪色较快。再有颜料粒度小时受到的重力较小，不易沉淀，但另一方面，粒子小，比表面积增加，表面自由能也增大，粒子总有自动减小表面积的趋势，从而发生絮凝的机会也增大，不利于分散.

    4)晶型

    市售颜料大多以晶体状态存在，且同质异晶现象很普遍。

    如铜酞青的晶型有很多种，常见的Q型为红光兰(如颜料兰15)定性差，经溶剂处理后转为稳定的p型(如15:3)，色光则转变为绿光。而颜料紫19(喹丫啶酮结构)三种晶型：α，β及γ型。α型颜料无应用价值，β型为紫红色，而γ型为兰光红。在实际应用中，不同的晶型在一定条件下会发生转变。

    5)分散性及分散稳定性

    颜料是以固体状态分散于所应用介质的中，颜料是否容易分散以及分散体系的稳定性直接影响被着色物体的性能。颜料的分散性能取决干许多种因素如：颜料的化学结构，晶型，表面处理工艺及助剂，应用前颜料的原始粒度及粒径分布，另外研磨工艺及设备，分散剂的选择等也会影响颜料的分散稳定性。

    2．颜料的颜色性能

    1)色光

    色光(H)又称色相，是某种颜色偏离其对应的纯色(单色光)程度。一定波长的光或某些不同波长的光混合后，会呈现出不同的色彩表现，即色光。

    2)着色力

    着色力(也称着色强度)是颜料赋予被着色物质颜色深度的一种度量，影响颜料着色力的因素除颜料斗自身的性能外还与被着色物质的组份，材质及应用条件有关。

    通常定义标准晶的着色力为100％，将待测样品与标准样品进行比较。乳胶漆的着色力是指将1000克钛 着色至颜料本色的1/25标准色深时，所用的色浆的克数。色浆加量越少，着色力越高。

    3)遮盖力

    有机颜料的遮盖力是指对被着色物的遮盖或改变底物颜色的能力，具有强遮盖力的有机颜料通常具有高散射力，高散射力取决于涂层的厚度，涂层对光的吸收能力及底物图案的色差。通常将颜料和调墨油研磨成色浆，均匀地涂刷于黑白格玻璃板上，使黑格恰好被遮盖的最小颜料用量，以g/cm3来表示。在第一节已对颜料粒度与遮盖力的关系进行了说明。

    3.颜料的应用性能

    1)耐晒性

    耐晒性是指颜料和含有颜料的应用体系在日光照射下，在特定时间内保持着色层色泽的能力。颜料的耐晒性不仅与其结构和粒度有关外，还与应用领域和添加量有关。耐晒等级按8级羊毛兰卡评定。8级最高：1级最低。大部分有机颜料在光照下或多或少都会发生变色现象

    2)耐候性

    大气中的各种化学物质如水分，工业废气等都会对颜料体系产生侵蚀。耐候性就是指其抵抗大气中化学及物理因素(包括光照)而保持其色泽的能力。耐候性取决于不同颜料，不同浓度，不同应用领域，不同冲淡程度和不同气候条件.

    评定方法是户外曝晒12或24个月(FlorideTest)，加速老化是用老化仪测试几千小时，人工条件下进行。(Weather-0-Meter)据标准DIN54001由5级灰卡评级颜色的变化。5级最佳；l级最差。

    3)耐碱性

    某些颜料与碱溶液接触后，使得碱溶液带上颜色并使颜料的褪色。

颜料的耐碱性是指颜料对抗碱的作用而造成碱溶液沾色和颜料变色的能力。

    耐碱性的测试方法用印刷行业普遍接受的DINl6524标准测试方法。将乳胶漆刷在玻璃板上室温干燥3天，然后将在2.5％的烧碱溶液中浸润过的滤纸盖在上面。将一玻璃片压在上面。然后用胶带封好。上面放一重1公斤的物体，室温下放置24小时。漆膜颜色的变化根据IS0推荐的刚05(相当于DIN54001和SNV95805)中的5级灰卡评定颜色变

    4．颜料色浆

    色浆是高度分散的颜料备制剂，是将颜料与分散剂，水等介质经研磨处理，使颜料粒子在剪切力的作用下均匀稳定地分散在水性体系中。科莱思公司是世界上主要的高颜料含量色浆的生产商之一。用于乳胶漆的品种为Colanyl100系列。

    1)Colanv：色浆的组成和特点

    本色浆由有机/无机颜料及非离子和/或阴离子湿润剂，分散剂组成的颜料备制剂。它质地均匀可泵可到，不含粘结料和乙二醇料和对人体有害的重金属离子符合环保要求。颜料含量高(有机为30-50％；无机60-75％含量越高对体系的不良影响越小)。分散性好与水性聚合物乳胶体非常相容。各种色浆的组成及生产条件因所含颜料的性质不同而异，本型各种色浆均可按任意比例混合。

    批次均匀性好：着色力误差控制在±3％(通常颜料色粉的控制指标为：±5％)。稳定性好，2年存储期。成熟配方，名厂原料，色卡标明，质量有保证。

    2)Colany色浆的应用范围

    各种内、外墙乳胶漆包括：高光泽乳胶漆高含固量面漆，水性工业涂料。经试验合格后，本色浆也可用于丙烯酸或聚酯模注，橡胶，胶乳、水性木器漆、木材着色剂、木材保护清漆墨汁，氧化铁系列色浆可用于水泥染色。

    3)Colany的标准及检测

    检测方法为：

科莱思公司色浆检测标准方  2/1。
    浅色乳胶漆：
    着色力控制在±3％；
    dC+0.8；dH+0.5(C1E-LAB)
    标准白乳胶漆236/14-E(钛白含量20％)：

色浆=100g*3g
    浓色乳胶漆：
    dL    dC    dH       2级
    标准浓色乳胶漆236/15A(钛白含量1％)：

色浆=1CE)g:1-3g(有机)或4-5g(氧化铁)
    粘    度：
    有机颜料色浆0.3-1.3PaS
    无机颜料色浆1.5-3.0PaS

    4)ColanyI色浆的应用

    两种体系的混合及可能出现的问题：

    由于色浆在乳胶漆中的使用是两种分散体系的混合，色浆中的着色物质一颜料在表面活性剂A的作用下，分散在水中。表面活性剂的性能，数量决定了颜丰斗的分散程度，含量及稳定性．而乳胶漆中的成膜物质(树脂)在表面活性剂B的作用下分散在水中，表面活性剂的性质，数量决定了乳胶漆的平均粒度，光泽及稳定性。