颜料性能及分散理论
颜料与涂料之——颜料性能及分散理论
第一节颜料的性能
涂料用的任何颜料都应起到下列作用的一部分或全部：
(1) 使涂料具有色彩；
(2) 能遮没被涂物原来的颜色；
(3) 增加涂膜的强度；
(4) 改进涂膜的附着力；
(5) 提高涂膜的耐久性和耐候性；
(6) 降低光泽；
(7) 调整流动性和施工性能。
为了选择一种颜料以起到上述七个作用中人们所希望的几种，我们就必须知道颜料的下列性质：
(1) 着色力；
(2) 耐光牢度；
(3) 渗色性；
(4) 遮盖力；
(5) 折射率；
(6) 颗粒大小；
(7) 颗粒形状；
(8) 相对密度；
(9) 化学反应性；
(10) 热稳定性。
一、着色力
大多数色漆中都含有白色颜料，它和彩色颜料一起使用，将涂料的颜色调节到适当的浅色或中间色调。如果要用较多的着色颜料才能和一定量的白色颜料一起调配到规定的色调，我们就说这种颜料的着色力较差。颜料的着色力与它有相似色相的标准颜料的着色力有一定的关系。如果测定了各有关数值，那么有下列关系式：
获得规定色调所需要的待测颜料的数量=
所需要的标准颜料的数量×(标准颜料的着色力/待测颜料的着色力)
颜料的着色力与它的遮盖力无关，因为测定颜料的着色力时，色调的比较是在涂膜有足够的厚度能完全遮盖底材时进行的。较为透明(遮盖力低)的颜料能有很高的着色力。着色力这个术语有时也用在白色颜料上。用一种着色颜料和几种不同的白色颜料在给定的色调上进行比较，就能知道这几种白色颜料着色力的大小。
二、耐久度
颜料如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时为止。许多颜料在光的作用下会褪色、发暗或者色相变坏。这是由于阳光中的紫外线有足够大的能量使受到照射的颜料中的某些化学键断裂，因而改变了颜料的化学结构。化学结构的改变意味着吸收可见光光谱中不同波长的光波的能力的改变，结果就造成颜色的消褪及色相的改变。另一方面，如果颜料能吸收紫外线而本身不发生化学键断裂等变化，它就还会对基料起到保护作用。这时吸收的能量就以热的形式无害地消散。
三、渗色性
并不是所有颜料在各种溶剂中都是完全不溶解的。色漆如使用得当(底材合适)，其色泽是能令人十分满意的。但是如果用白漆在红漆底层上写字，写出来的字却成了粉红色，这就发生问题了。发生这种情况是由于白漆中的溶剂溶解了一部分红漆底层上的红颜料并将它带到白漆层中来的缘故。这种现象称为“渗色”。虽然从理论上来说任何颜色的颜料都有可能发生这种问题，但是在实际上，红色有机颜料特别容易渗色。
四、遮盖力
按照理想情况来说，一道涂层就应当遮盖住任何底涂色。但实际上常常需要涂两道涂层才能达到完全遮盖。在任何情况下，要达到完全遮盖的涂层的总的厚度都不应当超过涂膜能起到保护及获得光滑舒适的外观而需要的厚度(一般为36 ~ 100 μm)。要使涂层有好的遮盖力，所用的颜料必须能阻止光线透过涂膜到达原来的底涂层再回到观察者的服中。颜料是通过将光吸收和散射而做到这一点的。涂料的遮盖力是以一公升涂料涂布后达到完全遮盖时所涂覆的平方米数来表示的。而颜料的遮盖力则用将一公斤该颜料分散于涂料基料中，在涂布的底材上达到完全遮盖时所涂覆的底材面积的平方米数来表示。颜料的遮盖力与颜料所能吸收的光波波长、光波总量以及颜料的折射率、颜料颗粒形状和大小有关。
五、折射率
在第六章中我们将会详细叙述光线的反射、折射和衍射等现象。如果在涂膜中有透明的但折射率与涂膜不一样的质点存在的话，光线遇到它们也会发生折射、衍射和反射现象。白色颜料融化成一大块时是透明的，但在粉末状态时它就变成白色的了。这是因为它们的折射率很高(2.0 ~ 2.7)，比涂料基料的折射率(1.4 ~ 1.6)要高得多，所以将它们配入涂料中就会使涂料呈现白色，其道理和第六章中对两种不相混容的树脂会发灰发白的解释相同。二氧化钛(TiO2)颜料的遮盖力特别优良，这是由于它们的折射率特别高而质点大小又恰到好处之故。体质颜料融化成块时也是透明的，在粉状时是白色的。但由于它们的折射率与基料差不多，因此配入涂料后就没有颜色。
六、颗粒大小
当颗粒的直径近似等于入射光在颗粒质点内部时的波长时，能使入射光在界面上发生最大程度的散射。大致说来，颜料颗粒的最佳直径近似于光线在空气中的波长的一半，亦即为0.2 ~ 0.4 μm。如果质点直径小于此值，则颗粒质点就会失去散射光的能力；而大于此值则使一定重量的颜料的总表面积减少，使颜料对光线的总的散射能力减少。这样，透明性颜料的遮盖力就减少了。颜料的颗粒直径大致在0.0l μm(如炭黑)到约50 μm(如某些体质颜料)之间。所有质点都为相同直径的颜料是没有的，颜料通常总是具有一定平均颗粒直径的混合物。与颜料的颗粒大小有关的还有颜料的表面积和吸油量。如果将一个立方体的颜料块一切为二，颜料的总重量未变，颜料的颗粒数量增加了一倍，颗粒的大小减少了一半，而沿着切口形成了两个新的表面，颜料的总的表面积与原来的立方体相比是增加了。由此可见，对任何固定重量的颜料来说，其质点颗粒越小，颜料的总的表面积就越大。
人们可能想象不到一克细颗粒的颜料会有很大的总表面积。如一克金红石型钛白粉颜料(颗粒直径为0.2 ~ 0.3 μm)的表面积为12平方米，而一克细颗粒二氧化硅(颗粒直径为0.016 ~ 0.2 μm)，竟有190平方米的表面积，相当于一个单打网球场的面积。
表面积的大小也可由吸油量来表征。能将100克某种颜料调成浆状所需要的规定的生亚麻油的最小重量(以克表示)，称为该种颜料的吸油量。在测定吸油量时，要一边将亚麻油慢慢加入，一边用小棒将油与颜料在容器壁上不断挤压搅动，使之完全混和。当油还处于取代颜料表面上空气分子的过程时(称为对颜料的润湿)，油和颜料的缩合物还是一种可挤碎的小块块。当润湿作用基本上完全时，再加入的油就会充填于颜料质点之间的空间中。一旦润湿颜料表面的油稍有剩余，混和物就会变成浆状，因为油的润滑作用之故，颜粒质点之间能发生滑动。颜料的吸油量与其表面积有关，同时也受到操作因素的影响，操作者是否能够很好地将油把颜料表面中的空气完全取代。使用这种粗略的测定方法，测定者是不可能将许多颜料的吸油量测准，使吸油量能真正反映每一种颜料的表面积大小，如某些颜料的表面会对亚麻油分子有较大的吸引力，而另一些颜料则较小。显然剩余未完全润湿的颜料的表面积越大，吸油量就会显得越小。如果由于颜料的颗粒形状和大小分布的不同而致颗粒质点之间的空间体积发生变化，这当然也会影响测得的吸油量数据。由此可见，吸油量只不过是表面积的粗略表征，但测定吸油量的好处是简便快速并使造漆者对他所用的颜料类型有一个大致的概念。
颜料质点的最重要部分是它的表面，在表面上的化学基团会与基料中的化学基团相接触。表面上的化学基团将决定颜料对基料分子是否有吸附力(即颜料是否易被基料所润湿)以及颜料是否对涂料中的其它组分有特殊的吸附力。颜料对涂料中其它组分的吸附力是不希望有的。因为如果某种组分的分子被牢固地吸附在颜料表面上之后，它就失去了在周围运动的自由，所以就起不到它在涂料中的应有作用了。如果这是涂料助剂，它们在涂料中的含量本来就很低，具有很大表面积的颜料会把它统统吸附而使这种助剂的作用丧失殆尽。如果颜料表面的化学基团彼此间强烈吸附，颜料质点就往往会发生集结，阻碍了颜料的润湿和分散，并在涂料中形成一种疏松结合的质点“结构”，影响了涂料的施工性能。这种现象称为“絮凝”。如果颜料表面的化学性质不太清楚，那么一般说来颜料的表面积越大，其表面的活性就越大。
七、颗粒形状
颜料颗粒的形状有球状、立方体状、粒状(圆角的不规则形状)、针状(杆状)或片状等。由于颜料颗粒的形状要影响颜料的排列堆积，因此也会影响颜料的遮盖力。杆状颜料能增强涂膜，就象混凝土中加有钢筋一样。但它们也往往会戳穿在涂膜表面，
因而要降低涂膜光泽。而这种粗糙的表面却有助于下一道涂料容易粘附，因此杆状颜料适宜用于底涂漆中。片状颜料往往会相互交迭，就象屋顶上的瓦片一样，使水分难于透过涂层。铝粉和云母粉颜料就属于片状颜料。
八、相对密度
颜料的重量(克数)除以它的净体积(毫升数)，其商就是该颜料的相对密度(净体积不包括颜料质点之间的空气所占据的体积)。如金红石型钛白粉的相对密度为4.1，铅白的相对密度为6.6。颜料的相对密度对制漆厂来说是很重要的，因为国外漆厂购入颜料是按公斤计价而按体积销售产品。如果相对密度较小则是十分合算的，几公斤的颜料可以配制不少的漆。体质颜料不仅价格便宜而且相对密度小。这也是某些着色颜料在低浓度时就有足够高的遮盖力的情况下，还要加入体质颜料以增加总的颜料体积的一个原因，
九、化学反应性
颜料的化学反应性会限制某些颜料的应用。例如氧化锌是两性的，因此不可用于高酸价的树脂中，否则将与树脂反应生成金属皂。由于锌是两价的，这样就会使树脂发生交联，导致树脂在贮藏过程中粘度大增。这叫深的“肝化”现象，发生了肝化的涂料就不能再使用。含有铅盐颜料的涂料不能在大气中有较高浓度H2S的工业区中使用，因为以下的反应：PbX + H2S → PbS + H2X
这里X代表酸根。生成的硫化铅是黑色的，因此涂膜就会发暗。这类铅盐颜料包括铅白、红丹、铬黄(铬酸铅)和钼桔红(由铬酸铅、硫酸铅和钼酸铅组成)。
由此可见，知道颜料的化学性质是十分重要的。声誉良好的颜料厂商通常会告诉用户某种颜料产品应避免在什么场合下使用的。这样做对那些化学性质未予详细披露的新型颜料(一般很可能是新型的有机颜料)来说尤为重要。即使是那些常用的传统颜料，颜料厂也时常对它们进行改性而改变了它们原有的化学性质，如加入某些组分而改变颜料的结晶形状，或者对颜料表面包层而使它们易被分散等等。除非掌握了颜料的详细的化学性质，否则涂料工艺师就得经常参阅颜料厂的应用技术资料。
十、热稳定性
颜料的分解温度或颜料的性质会发生变化(如熔化)的温度，对颜料能否在高温烘干型涂料或耐热涂料中使用是十分重要的数据。
上面对颜料的各种性质进行了一般性的介绍，这些性质的具体数据有些可在一般的颜料资料和涂料资料(其中有传统的常用颜料及按类划分的各种颜料)中查到，也可参阅颜料厂的商品资料，还可自己动手进行测定。
第二节颜料分散理论
一、概述
大多数涂料均含有一种以上颜料。颜料在其制造过程中，最初形成的粒子称为初级粒子，粒度为5 nm ~ 1 μm，能轻易地分散到漆料中去。但初级粒子在加工过程中，尤其是干燥时，会因种种原因相互粘结成聚集体，聚集体之间或聚集体与初级粒子之间还可以通过边、角之间的粘结形成附聚物。通常附聚物分子之间的吸引力要弱得多，粘结不那么牢固，比较容易分散；但聚集体由于分子吸引力较大，粘结比较牢固，较难分散。
如何在液体介质中有效地分散颜料不仅影响涂料的色彩和美感，而且还影响涂料的物理性能如粘结力、耐久性、抗冲强度甚至高固含量和水性涂料的化学性质。
涂料工业中使用的绝大多数颜科是不溶于水或基本不溶于水和油的，但却可以被它们所润湿，并能均匀地分布于其中。颜料在漆料的分散过程是由3个阶段所组成：润湿、机械化解聚集和稳定化。润湿和解聚集主要通过设备来完成的，是创造稳定化处理的前提，但不足以得到稳定的分散体系，当剪切力消除时，又可能重新附聚或凝聚，因此必须加入分散剂以稳定分散的颜料粒子。
二、颜料分散理论
颜料粒子的稳定主要取决于颜料粒子互相接近时3个主要作用力：范德华力，本质上总是吸引力；静电力，可以是吸引力也可以是排斥力，但在考虑颜料分散时几乎总是排斥力；空间位阻力，本质上也是排斥力。3种力的相互作用关系构成了颜料
的分散理论。
1. 范德华力
范德华力不仅在分子之间，而且还在粒子之间发挥作用，主要有带极性的粒子之间或非极性粒子由于极性粒子的感应而带极性的粒子之间。这样产生的粒子之间的相互吸引力称为范德华力，以吸引位能V VDW 表示。吸引位能的大小与粒子的本质、几何形状和介质有关。设两个相同的球形粒子，d 表示粒子直径，s 表示粒子之间的距离。则吸引位能可由下列方程式表示：
KT s d A V VDW = (式2-1)
对非水体系，A 的合理值为0.12，则上式可改写为
KT s d V VDW 12.0= (式2-2)
KT 为粒子热运动而产生的动能，室温下为4.1 × 10-34 J 。显然，两相似粒子之间的吸引力随粒子直径的增大而增大，随粒子分隔距离的增大而减少。范德华力的作用范围一般为几个分子的直径，在500 nm ~ l μm 之间。
2. 静电斥力
稳定粒子分散体的2个主要排斥力之一就是静电斥力。它起因于包围粒子的溶液和粒子表面上离子的不均匀分布。这些离子的主要来源是加入体系中的可电离物质(电解质)，目的是使粒子表面下正负离子数目不相等，使粒子表面带正电荷或负电荷。涂料配制中颜料粒子通常是带负电荷的。一旦粒子选择吸附了负离子或正离子使得到电荷，粒子就趋向于吸引相反电荷的溶液离子，把他们带至有电荷的粒子表面附近，组成一带相反电荷离子的扩散层，即形成双电子层结构，见图2-1。
图2-1 颜料粒子的双电子层结构
1: 粒子；2: 轴层；3: 扩散层
当2个粒子相互扩散层开始相互穿透，导致强的静电斥力(V er )。从这种不相等的离子分布产生的静电电位，以粒子表面最高，随着深入溶液而迅速降落。对于指定的液体介质而言，随着粒于表面距离更远而使电位降落的速率主要取决于溶液的离子浓度和离子价数。
设定双电层有一定的厚度δ，单位为nm ，则
5.034.0 =M z θδ (式2-3)
式中θ为液体介质的介电常数；
z 为离子价数(一、二、三价)；
M 为离子浓度，mol/L 。
即增加离子价数或离子浓度均可降低双电层厚度，δ值的降低将导致分散稳定性的降低。δ值相当于粒子表面至静电电位降落至原始值的37%的距离。
根据双电层厚度δ，可以计算2个相同电荷粒子之间的排斥力V er ：
?+≈)exp(101.02δξθs lh d KT V er (式2-4)
式中θ为介电常数，空气介电常数为1.00；水为80；醋酸树脂溶剂溶液约4.0；
d 为粒子直径，μm ；
ξ为Zeta 电位，mV ，可测量，用来估计粒子表面电位；
s 为两相同粒子间分隔距离，0.1 nm ；
δ为双电层厚度，0.1 nm。
上式表明，粒子的静电斥力随粒子尺寸、粒子表面电位即双电层厚度的增大而增大，随粒子间距离的增大而减小。静电斥力仅仅适用于带电荷粒子，大小取决于分散层电荷、表面离子电荷、pH值、盐浓度和盐离子价数。
3. 空间位阻力
颜料粒子表面的一层吸附物质(通常为聚合物)对互相靠近的粒子可以提供一种立体障碍，即空间位阻力(V at)。对于高质量分散体系，空间位阻稳定效应在非水体系中比在水体系中更重要。空间位阻力与阻力与被吸附的聚合物、颜料粒子表面和溶剂有关。
(1) 聚合物
为防止聚合物/溶剂(催化剂、交联剂)、颜料粒子/溶剂(催化剂、交联剂)的相互作用，被吸附的聚合物与颜料粒子表面必须有强烈的相互作用，这种相互作用可以是共价镁、酸-碱、氢键以及范德华力，取决于粒子表面性质和所吸附聚合物基团。此外，为保证有效的位阻效应，聚合物必须能完全覆盖粒子表面，并且聚合物拖尾必须有足够的厚度和长度，如图2-2所示。
可以用来提供空间位阻效应的聚合物分散剂主要是A-B嵌段型、接枝型和无规嵌段型3种聚合物。其中吸附段可以通过改善其尺寸和化学结构(如酸、碱、强氢键)等达到最大的吸附力，以防止主要是来自溶剂的竞争，而稳定段尾端则有最大的长度和好的与树脂和交联剂的相容性，其构型如图2-3所示，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ构型最好，位阻效应最大。
足够的厚度厚度不够覆盖不完全并且与
粒子表面作用力弱
图2-2 吸附在颜料粒子表面的聚合物
图2-3 颜料分散剂吸附结构
*: 吸附段，A；~ : 稳定段，B
(2) 颜料粒子表面
颜料粒子表面的功能基团(如-OH、-COOH、-NH2、-SO3H等)对吸附聚合物分散剂至关重要。一般的，无机颜料通常为极性，可以吸附的聚合物分散剂种类很多；有机颜料可以通过表面处理增加其极性直至分散性。
(3) 溶剂
溶剂对立体位阻效应的影响有两方面：①溶剂，尤其是含有羟基、氨基、羧基或氢键基团的溶剂用以作为吸附在颜料粒子表面的聚合物分散剂的置换剂，这时溶剂/颜料粒子之间的作用力大于颜料粒子/聚合物之间的作用力；②溶剂直接决定聚合物或聚合物分散剂在涂料中的相容性。溶剂/聚合物或聚合物分散剂的相互作用可以利用Flory-Huggins相互作用参数(X)表示：X = 0 ~ 0.5，X值越小，相溶性越好。聚合物或聚合物分散剂/颜料粒子/溶剂之间3种相互作用必须平衡，分散稳定性最好。例
如，溶剂必须有效地润湿粒子表面，但润湿程度太高影响颜料粒子表面对聚合物分散剂的吸附，或置换被吸附在粒子表面上的聚合物分散剂；溶剂对聚合物的亲合力必须足够高以保证聚合物溶剂化，但亲合力太高导致聚合物分散剂倾向留在溶液中而不被颜料粒子表面所吸附；聚合物分散剂与颜料粒子的亲合力必须足够高，但太高又影响聚合物的溶剂化和稳定段后端的足够厚度。
颜料性能及分散理论
颜料与涂料之——颜料性能及分散理论 第一节颜料的性能 涂料用的任何颜料都应起到下列作用的一部分或全部： (1) 使涂料具有色彩； (2) 能遮没被涂物原来的颜色； (3) 增加涂膜的强度； (4) 改进涂膜的附着力； (5) 提高涂膜的耐久性和耐候性； (6) 降低光泽； (7) 调整流动性和施工性能。 为了选择一种颜料以起到上述七个作用中人们所希望的几种，我们就必须知道颜料的下列性质： (1) 着色力； (2) 耐光牢度； (3) 渗色性； (4) 遮盖力； (5) 折射率； (6) 颗粒大小； (7) 颗粒形状； (8) 相对密度； (9) 化学反应性； (10) 热稳定性。 一、着色力 大多数色漆中都含有白色颜料，它和彩色颜料一起使用，将涂料的颜色调节到适当的浅色或中间色调。如果要用较多的着色颜料才能和一定量的白色颜料一起调配到规定的色调，我们就说这种颜料的着色力较差。颜料的着色力与它有相似色相的标准颜料的着色力有一定的关系。如果测定了各有关数值，那么有下列关系式： 获得规定色调所需要的待测颜料的数量= 所需要的标准颜料的数量×(标准颜料的着色力/待测颜料的着色力) 颜料的着色力与它的遮盖力无关，因为测定颜料的着色力时，色调的比较是在涂膜有足够的厚度能完全遮盖底材时进行的。较为透明(遮盖力低)的颜料能有很高的着色力。着色力这个术语有时也用在白色颜料上。用一种着色颜料和几种不同的白色颜料在给定的色调上进行比较，就能知道这几种白色颜料着色力的大小。 二、耐久度 颜料如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时为止。许多颜料在光的作用下会褪色、发暗或者色相变坏。这是由于阳光中的紫外线有足够大的能量使受到照射的颜料中的某些化学键断裂，因而改变了颜料的化学结构。化学结构的改变意味着吸收可见光光谱中不同波长的光波的能力的改变，结果就造成颜色的消褪及色相的改变。另一方面，如果颜料能吸收紫外线而本身不发生化学键断裂等变化，它就还会对基料起到保护作用。这时吸收的能量就以热的形式无害地消散。 三、渗色性 并不是所有颜料在各种溶剂中都是完全不溶解的。色漆如使用得当(底材合适)，其色泽是能令人十分满意的。但是如果用白漆在红漆底层上写字，写出来的字却成了粉红色，这就发生问题了。发生这种情况是由于白漆中的溶剂溶解了一部分红漆底层上的红颜料并将它带到白漆层中来的缘故。这种现象称为“渗色”。虽然从理论上来说任何颜色的颜料都有可能发生这种问题，但是在实际上，红色有机颜料特别容易渗色。
塑料着色原理
塑料着色原理 塑料着色就是利用加入着色剂对日光的减色混合而使制品着色。亦即通过改变光的吸收和反射而获得不同的颜色，如吸收所有的光时呈现黑色，如果只吸收一部分光(某一波长的光)，并且散射光的数量很小，那么塑料变成有色透明，而形成的颜色取决于反射光的波长；若全部反射则塑料呈白色。如未被吸收的光全部反射，那么塑料则变成“有色不透明”的，其颜色也取决于未被吸收光的波长。反射光表现为实色，散射光则为明色。通常将纯度较好，明度较大的红、黄、蓝三色称为原色，三原色中的任意两种相互调合，可以得到的各种不同颜色称为间色(二次色)，一种原色一种间色调合而成的颜色为再问色(三次色)，每个间色把合成它的二原色以外的原色称为干扰色，在配色时应防止干扰色的引入，否则使原有色光变得暗钝，影响颜色的明亮度。 用于塑料的着色物质有染料或颜料，染料一般能均匀溶于水中或特殊溶液中，或借助于适当化学药品而成可溶物，以达到着色的目的，它不单能使塑料表面着色，而且内部亦被浸入，颜料需调和于展色剂(油或树脂)中制成油墨、油漆等，涂于制品表面使其着色，也可将极细微的颗粒或膏状物等混于塑料内进行内外着色。 一、塑料的染色原理 塑料的染色与塑料的原液着色有很大区别，后者产生的颜色十分单调，不宜小批量多品种加工，尤其是对日用品如钮扣、发夹、玩具、装饰挂件以及机械配件等。塑料染色对色泽要求敏感的加工件无疑十分有用，并且大部分塑料都有染色官能团，可以用相应染料过仃染色而且其染色实际上是一种表面着色。 聚酯塑料的染色是靠温度或载体使结构紧密的聚酯链段出现“空隙”，让疏水性分散染料吸附-扩散-固着在被染基质内部，这种被染基质(固体)吸收的染料(固体)完全是处于溶解状态的。 聚酰胺用分散染料染色机理是依靠末端氨基和酰氨基对染料产生氢键和范德华力结合，上染率不受聚酰胺末端氨基的限制，加之染色时染浴的pH值适应范围较广，所以分散染料对聚酰胺有良好的覆盖性。再从大分子末端含有氨基的羧基看，还有类似羊毛的染色性质，可应用阴离子染料(酸性、直接、活性等染
颜料分散性
分散性是指颜料在塑料着色过程中均匀分散在塑料中的能力，这里的分散性是指将颜料润湿后减少其凝聚体和附集体尺寸到理想尺寸大小的能力。在塑料加工温度下可以完全溶解于塑料中的着色剂被定义为染料。所以溶剂染料在塑料着色中原则上没有分散性的概念。与染料相反，颜料在塑料中着色呈现高度分散微粒状态，所以始终以原来的晶体状态存在。正因为如此，颜料的晶体粒子状态与分散性有很大的关系。 颜料分散性好坏不仅影响着色力和色光，还对塑料制品的光学性能有直接影响。 颜料的分散不好着色不匀，产生条痕或色点不仅影响着色产品外观，更严重影响着色成品的力学性能。更重要的是：颜料分散性好坏影响它在塑料加工中的应用价值，特别在化纤纺丝和超薄薄膜中的应用。颜料在熔融挤出工艺中所受到剪切力相对于颜料在油墨、涂料加工工艺中要小的多。而且颜料在超薄薄膜、纤维纺丝中分散的要求远远比油墨和涂料高得多。因此颜料在塑料中的分散性是颜料在塑料中应用的一个特别重要的指标。 一，颜料的分散性与表面性能 颜料的分散性与颜料的表面性质有关，有机颜料颗粒的表面特性与颜料分子堆积、排列方式有关，不同粒子晶体结构显示不同表面性能。 按照相似相容的原理，如果颜料表面是非极性的，那么应用于非极性的塑料中就非常容易分散，反之如果颜料表面呈极性，那么应用在水性涂料和高极性喷墨墨水中就非常容易分散。 二，颜料分散性与粒径大小、粒径分布 同样结构有机颜料其分散性与原始粒径大小也有很大关系，当颜料原始粒径降低，其透明度提高，分散性降低。颜料原始粒径大小对分散性影响在于颜料小颗粒填充较大的颗粒之间的并使聚集体排列更加紧密，以至于润湿剂（聚合物）不能渗透，颜料颗粒不能充分润湿包覆，在分散过程中剪切应力达不到颜料表面，使聚集体在最终产品中依然大量存在。 颜料分散性与颜料粒子分布有关，颜料粒子均匀分布较窄，用在纺丝着色时颜料容易分散。
浅析常见的涂料用颜料分散剂
浅析常见的涂料用颜料分散剂 分散剂又称湿润分散剂，它除具有湿润作用外，其活性基团一端能吸附在粉碎成细小微粒的颜料表面，另一端溶剂化进入漆基形成吸附层（吸附基越多，链节越长，吸附层越厚），产生电荷斥力（水性涂料）或熵斥力（溶剂型涂料），使颜料粒子长期分散悬浮于漆基中，避免再次絮凝，因而保证制成的色漆体系的贮存稳定。 分散剂有很多种，初步估算，现存世界上有1000多种物质具有分散作用。现按其结构来区分，可分为以下7种类型。 阴离子型润湿分散剂 大部分是由非极性带负电荷的亲油的碳氢链部分和极性的亲水的基团构成。2种基团分别处在分子的两端，形成不对称的亲水亲油分子结构。它的品种有：油酸钠 C17H33COONa、羧酸盐、硫酸酯盐（R—O—SO3Na）、磺酸盐（R—SO3Na）等。阴离子分散剂相容性好，被广泛应用于水性涂料及油墨中。多元羧酸聚合物等也可应用于溶剂型涂料，并作为受控絮凝型分散剂广泛使用。 阳离子型润湿分散剂 是非极性基带正电荷的化合物，主要有胺盐、季胺盐、吡啶鎓盐等。阳离子表面活性剂吸附力强，对炭黑、各种氧化铁、有机颜料类分散效果较好，但要注意其与基料中羧基起化学反应，还要注意不要与阴离子分散剂同时使用。 非离子型润湿分散剂 在水中不电离、不带电荷，在颜料表面吸附比较弱，主要在水系涂料中使用。主要分为乙二醇性和多元醇型，降低表面张力和提高润湿性。与阴离子型分散剂配合使用作为润湿剂或乳化剂，广泛应用于水性色浆、水性涂料及油墨中。 两性型润湿分散剂
是由阴离子和阳离子所组成的化合物。典型应用的是磷酸酯盐型的高分子聚合物。这类聚合物酸值较高，可能会影响层间附着力。 电中性型润湿分散剂 分子中阴离子和阳离子有机基团的大小基本相等，整个分子呈现中性，但却具有极性。如油氨基油酸酯C18H35NH3OOCC17H33等均属于这种类型，在涂料中应用相当广泛。 高分子型超分散剂 高分子型分散剂最为常用，稳定性也最佳。高分子型分散剂也分为多己内多酯多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物型分散剂、丙烯酸酯高分子型分散剂、聚氨酯或聚酯型高分子分散剂等，由于它们的锚定基团一头与树脂缠绕吸附，另一头又与颜料粒子包附，因此贮存稳定性是比较好的。 受控自由基型超分散剂 采用最新的受控自由基聚合技术（CFPP），可以使分散剂的结构更为规整。常用的方法有：GTP、ATRP（原子转移自由基聚合）、RAFT（可逆加成断裂链转移可控自由基聚合，包括C-RAFT及S-RAFT等）、NMP、SFRP（稳定自由基聚合）、TEMPO 等。通过采用受控自由基聚合技术，可以使分散剂的相对分子质量分布更为集中，锚定基团也更为集中，效率更高。
涂料调色中的颜料分散过程
涂料调色中的颜料分散过程 涂料的制备过程主要是物理分散和混合过程，包括配料、预分散、研磨分散、调和、调色（配色）和过滤包装，其中颜料的分散是制备色漆的关健步骤，颜料分散的优劣直接影响涂料的质量以及生产效率。 颜料的分散是制备色漆的关键步骤，颜料分散的好坏直接影响涂料的质量以及生产效率。颜料在漆料中分散是一个复杂的过程，这一过程至少包括颜料的润湿、研磨与分散、稳定三个过程。 漆料的黏度越低，颜料的浸湿速度越快。对于溶剂型涂料来讲，因漆料的表面张力通常小于颜料表面张力，故颜料易于浸湿。而对于水性涂料而言，因水的表面张力一般较有机颜料的表面张力大，浸湿困难，因此需加润湿分散剂以加快颜料的浸湿。 涂料中所用颜料的粒径较小，粒子间的范德华作用力易使其聚集在一起，因此浸湿后的颜料需在一定的机械外力作用下将较大颗粒的颜料进行粉碎，使其成为符合色漆工艺要求的细小粒子。 在涂料工业中，此过程通常在研磨条件下完成，其中研磨主要是剪切力。所谓的研磨并不是磨碎颜料的原始粒子，而是将颜料的聚集体破碎分散于漆料中。漆料的黏度越大，剪切力越大，有利于研磨，适当、适
量的润湿分散剂在此期间能起到提高研磨效率的作用，可加快颜料的解聚。 颜料分散以后，颜料粒子的表面能增加，具有相互聚集的趋势。因此，颜料分散过程中对已经解聚的颜料颗粒进行稳定也是一个非常重要的环节，否则涂料在储存和施工期间会重新絮凝，导致涂料质量降低。 颜料在漆料的分散体系中，主要通过电荷稳定和立体保护两种作用机理达到稳定。前者的方法是加入一些表面活性剂或无机分散剂，如多磷酸盐或羟基胺等，后者的方法是在溶剂型涂料中，加入一些长链的表面活性剂，可形成8~9nm的吸附层。 实际上，上述颜料的浸湿、分散、稳定三个过程并不是截然分开的，有时是同时发生、交替进行的。对于色漆分散体系而言，浸湿是基础，研磨是为了更充分的浸湿，分散后颜料的稳定才是最终的目的。
颜料分散体的稳定作用
颜料分散体的稳定作用 一个稳定的颜料分散体，应该在存放时不致发生下列三种现象： ①颜料发生沉降； ②颜料发生过分的絮凝，以致损害流变性和漆膜的表观； ③由于颜料与介质间的物理或化学作用导致体系粘度增加。 ⑴颜料的沉降 Stokes公式υ＝2τ2（ρ1－ρ2）g/9η表述了球形粒子在液体介质中沉降的速度， 式中υ为下落速度，τ为粒子半径，ρ1为粒子密度，ρ2为液体密度，η为液体粘度，g 为重力加速度。尽管颜料的沉降并不完全符合这公式的要求，但可作为讨论的基础。从式中可以看出，υ随粒子半径的减少而降低，随粒子和介质的密度差减少而降低，也随粘度的 升高而降低，因此要尽可能用粒子半径小、密度低的颜料及高粘度的介质来防止沉降。、 当颜料吸附有低分子量聚合物或表面活性剂时，粒子的直径会增大，不利于防沉降，但同时粒子的密度下降，可防止沉降，两者相比，前面一种效应可忽略。当用高分子量聚合物时，粒子吸附层更厚，可使沉降速度加快，但因为厚的吸附层密度低且具有很好的空间保护效应，防止了絮凝，因此可防止沉降，即使有沉降，沉降层很疏松，不致有严重絮凝与聚集，经搅拌易于恢复分散状态。防止比重大的颜料沉降的一个方法，便是用表面活性剂处理，如用硬脂酸处理的碳酸钙。防止沉降的另一个方法是增加介质粘度，这可利用涂料的“触变性”取得，即当涂料放置时，粘度很高，可成冻胶状。为了使涂料有触变性可在涂料中加入触变剂或增稠剂，在溶剂型涂料中主要有氢化蓖麻油，有机膨润土（蒙脱土）和醇铝等。 ⑵颜料的絮凝 颜料的粒子在介质中不断的进行布朗运动，亦即热运动，每个粒子具有一定的动能。粒子和粒子间不断发生碰撞，如果粒子的动能可克服粒子间的斥力便可导致相互密切的接触，从而产生絮凝。对未稳定的分散体系絮凝的速度（以粒子数的半衰期表示）可用下面的式子表示：t1/2＝3η/4kTn0式中t1/2为粒子数的半衰期，即粒子数减半所需的时间，η为介质粘度，k为波兹曼常数，T为温度，kT为粒子的平均动能，n0为起始的粒子数。由式中可以看到，提高粘度可减少絮凝。但实际上，单靠提高粘度并不足以稳定涂料中的分散体，重要的途径是防止粒子碰撞过程中的互相接触。
分散剂防止返粗,增加贮存稳定
分散剂防止返粗，增加贮存稳定 一、颜料分散过程 颜料的分散过程由润湿、分散、稳定3个步骤组成。 润湿：润湿过程中颜料表面的的空气和水气被树脂溶液所替换，颜料/空气被转换成颜料/树脂溶液。分散剂尤其是低分子型的润湿分散剂能加快润湿的过程。分散：分散过程中，主要依靠冲击和剪切力，颜料的团聚态被打碎成较小的微粒，成为分散状态（均匀布）。 稳定：稳定的过程，分散剂用于保持颜料分散状态的稳定，阻止失控的凝，并依据颜料表面所吸附的黏结剂种类和分子结构，促使悬浮液获得稳定状态。分散剂尤其是高分子分散剂对颜料粒子的稳定起了很大的作用。 二、使用分散剂好处 分散剂在涂料生产中发挥了非常重要的作用。分散体系的稳定能避免诸多的涂料问题及漆膜弊病，如果配方合理，适量地添加分散剂能够有效降低成本，改善涂料性能。 1、提升光泽，增加流平效果 有试验表明，完全相同的配方，采用不同的分散剂，得出的漆膜光泽会有明显的差别。 2、防止浮色发花 防止浮色发花，是大家所熟知的分散剂的作用之一。要防止浮色发花，应该选用合适的分散剂，无论是罐内浮色发花还是漆膜的浮色发花，都可以得到改善或消除。 3、提高着色力 颜料分散和稳定得更好，其着色力会明显加强。 4、降低粘度，增加颜料载入量 采用合适的分散剂，所得的色浆黏度会明显降低。这样可以增加颜料的载入量，提高生产效率。 5、防止返粗，增加贮存稳定性 如果选用不合适的分散剂，色浆发生返粗或因絮凝而产生颜色的变化，都不是大家所希望的。除树脂体系外，分散剂是影响涂料贮存稳定性的重要因素。分散不佳的色浆会发生返粗、沉降及着色力下降。
6、增加展色性和颜色饱和度 分散剂的这个作用最易为大家所忽略。有实例表明，采用不同的分散剂分散相同的颜料，其色相及饱和度会有明显差别。通常来说，分散得越好，饱和度会越高（如果是碳黑，则是分散得越好，L值越低，黑度越高）。 7、增加透明度或遮盖力 对于铝粉漆来说，会希望色浆的透明性越高越好。而针对素色漆，又希望色浆的遮盖力越高越好。其实这与颜料粒径有关。有资料显示，除折射率外，颜料粒径分布是透明度的另一重要因素。粒径增加，散射光线能力增强，直到最大值，然后开始下降。这种散射光线的能力增强了颜料的遮盖力，散射能力最强时达到最大，粒径继续增加遮盖力则会下降。而当颜料粒径低于某个值时，随着粒径的下降，透明度会增加。分散剂不能改变颜料本身的特性，但能控制颜料粒径分布，达到更理想的颜色效果。 8、提高研磨效率，降低生产成本 润湿分散剂的润湿功能使颜料表面的空气和水能更快速地被研磨介质的液体所取代，同时使分散阶段所取得的颜料初级粒子的分离得以保持和控制。这些都提高了研磨效率，降低了能耗和人力成本。 9、防止沉降 许多人想当然地认为防沉必须依靠防沉剂，其实这是片面的。研磨好的色浆如果产生絮凝，颜料粒子变大，密度增加，就会很快沉降。选用了合适分散剂的色浆可以少加甚至不需要添加防沉剂。笔者曾经做过70%的钛白粉无树脂色浆，其黏度很低（91.1mPa·s，剪切速率为10s-1），未加入任何防沉剂，经过15d的热贮存（40℃）及室温放置3个月，均无任何沉淀产生。分散剂的防沉作用显然对涂料的贮存稳定性也有帮助。
水性涂料的颜料分散特性(日文)
水性涂料的颜料分散特性（日文）近年来，全球都高度关注环境问题。为适应形势，涂料业界从现在普遍使用的溶剂涂料到以VOC对策为目的的水性涂料的开发正以惊人的速度进行着。其中，如何保证作为化学特异溶媒的水系颜料的分散性尤其成为重要的研究课题。 关于颜料分散，一直都认为颜料的湿润，机械解碎，分散定性化这三个过 程同时进行的。 湿润过程是将颜料粒子/空气界面或颜料粒子/颜料粒子界面置换成颜料粒 子/树脂溶液界面。这时，树脂溶液向颜料粒子形成的凝集体中的微小间隙浸透， 这对于颜料分散来说很重要。 机械解碎过程是指，湿润的附着力变小的颜料粒子凝集体在せん断力和冲击力的作用下，变为更小的凝集体或一次粒子。 分散安定化的过程是指，为使解碎的颜料粒子不再凝集，在激发颜料粒子 间的斥力上下功夫。 至今为止，关于溶剂系，特别重视颜料的安定化，为了达到使颜料安定化 的目的，而以对颜料/树脂间的亲和性有巨大作用的酸碱基的相互作用和三次元 溶解性参数等为中心的研究已经展开。研究各种颜料分散剂或开发分散用树脂， 这些想法已被广泛采用。 另一方面，关于水系胶体的安定化过程，以DLVO理论为基础,认为在静电斥力作用下可以使水系胶体粒子安定化，这样的理论非常盛行。但是，由于实
用型水性涂料，1mol/l，10vol%，而且还混合了调色用的多种（异种电荷的）颜料粒子在其中，因此，实际上DLVO 1 理论中所说的只依靠双电层的静电斥力就能达到稳定分散是很困难的。 这样，在一般的乳胶涂料系里，使用苯乙烯-马来酸酸系，苯乙烯-丙烯基系等市场上销售的分散剂。还有，水溶性树脂涂料系也使用上述分散剂，或者是将媒介物中所含水溶性树脂作为分散用树脂使用。 目前，笔者们正在讨论，以胺中和型的阴离子性水溶性树脂或酸中和型的 阳离子性水溶性树脂为中心的水溶性树脂（尤指汽车用涂料系）的特性与分散的联系。其结果，在水相分散过程中，如何促进被水的特异性即 左右的湿润性或者如何使容易PH
分散剂的作用原理和作用过程
分散剂的作用原理和作用过程 轻化0802 12号黄卓英 能使固液悬浮体中的固体粒子稳定分散于介质中的表面活性剂称为分散剂。分散就是将固体颗粒均匀分布于分散液的过程，分散液具有一定的稳定性。 作用原理： 机理：1.吸附于固体颗粒的表面，使凝聚的固体颗粒表面易于湿润。 2.高分子型的分散剂，在固体颗粒的表面形成吸附层,使固体颗粒表面的电荷增加，提高形成立体阻碍的颗粒间的反作用力。 3.使固体粒子表面形成双分子层结构,外层分散剂极性端与水有较强亲合力,增加了固体粒子被水润湿的程度.固体颗粒之间因静电斥力而远离 4.使体系均匀，悬浮性能增加，不沉淀，使整个体系物化性质一样 以上所述,使用分散剂能安定地分散液体中的固体颗粒。 选择分散剂 在我们涂料生产过程中，颜料分散是一个很主要的生产环节，它直接关系到涂料的储存，施工，外观以及漆膜的性能等，所以合理地选择分散剂就是一个很重要的生产环节。但涂料浆体分散的好坏不光和分散剂有关系，和涂料配方的制定以及原料的选择都有关系。分散剂顾名思议，就是把各种粉体合理地分散在溶剂中，通过一定的电荷排斥原理或高分子位阻效应，使各种固体很稳定地悬浮在溶剂（或分散液）中。 双电层原理 水性涂料使用的分散剂必须水溶，它们被选择地吸附到粉体与水的界面上。目前常用的是阴离子型，它们在水中电离形成阴离子，并具有一定的表面活性，被粉体表面吸附。粉状粒子表面吸附分散剂后形成双电层,阴离子被粒子表面紧密吸附，被称为表面离子。在介质中带相反电荷的离子称为反离子。它们被表面离子通过静电吸附，反离子中的一部分与粒子及表面离子结合的比较紧密，它们称束缚反离子。它们在介质成为运动整体，带有负电荷，另一部分反离子则包围在周围，它们称为自由反离子，形成扩散层。这样在表面离子和反离子之间就形成双电层。 动电电位:微粒所带负电与扩散层所带正电形成双电层，称动电电位。热力电位:所有阴离子与阳离子之间形成的双电层，相应的电位. 起分散作用的是动电电位而不是热力电位，动电电位电荷不均衡，有电荷排斥现象，而热力电位属于电荷平衡现象。如果介质中增大反离子的浓度，而扩散层中的自由反离子会由于静电斥力被迫进入束缚反离子层，这样双电层被压缩，动电电位下降，当全部自由反离子变为束缚反离子后，动电电位为零，称之为等电点。没有电荷排斥，体系没有稳定性发生絮凝。 位阻效应 一个稳定分散体系的形成，除了利用静电排斥，即吸附于粒子表面的负电荷互相排斥，以阻止粒子与粒子之间的吸附/聚集而最后形成大颗粒而分层/沉降之外，还要利用空间位阻效应的理论，即在已吸附负电荷的粒子互相接近时，使它们互相滑动错开，这类起空间位阻
分散剂的作用
分散剂的作用 分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂。可平均分散那些难于溶解于液体的无机，有机颜料的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚，形成安定悬浮液所需的药剂。 分散剂顾名思议，就是把各种粉体合理地分散在溶剂中，通过一定的电荷排斥原理或高分子位阻效应，使各种固体很稳定地悬浮在溶剂（或分散液）中。在涂料生产过程中，颜料分散是一个很主要的生产环节，它直接关系到涂料的储存，施工，外观以及漆膜的性能等，所以合理地选择分散剂就是一个很重要的生产环节。但涂料浆体分散的好坏不光和分散剂有关系，和涂料配方的制定以及原料的选择都有关系。 安阳市龙泉化工有限公司（原安阳荧迪化工有限公司）始建于1954 年，是生产分散剂系列产品的专业厂家，具有五十多年化工生产历史。公司坐落于甲骨文的发源地---七朝古都之首---河南安阳，境内资源丰富。地处晋、冀、鲁、豫四省交界。公司专业生产染料用分散剂NNO、分散剂N、扩散剂NNO、分散剂MF、分散剂CNF、分散剂S、改性木质素磺酸钠等系列助剂，印染用分散剂，渗透剂T，建筑用减水剂，水煤浆添加剂等。 分散剂的作用是使用润湿分散剂减少完成分散过程所需要的时间和能量，稳定所分散的颜料分散体，改性颜料粒子表面性质，调整颜料粒子的运动性，具体体现在以下几个方面： 缩短分散时间，提高光泽，提高着色力和遮盖力，改善展色性和调色性，防止浮色发花，防止絮凝，防止沉降。 1、提升光泽，增加流平效果光泽实际最主要取决涂料表面对光的散射(即一定的平整度即可.当然需检测仪器决定是否够平整,不但考虑原生粒子数目,形状,并考虑他们的结合方式),当粒子粒径小于入射光1/2(这个数值不确定）时,表现为折射光，光泽不会再提高，同理遮盖力依靠散射提供主要遮盖力的遮盖力也不会增加（除碳黑主要靠吸收光，有机颜料忘了）。注：该入射光是指可见光的范围流平说不好；但注意粒子原生数目减少，是减少其结构黏度，但比表面的增加会使自由树脂的数量减少，是否有平衡点说不好，但一般粉末涂料流平并不是越细越好。 2、防止浮色发花 3、提高着色力注意着色力在自动调色系统中并非越高越好 4、降低粘度，增加颜料载入量 5、减少絮凝是这样的，但越细粒子表面能越高，需要越高吸附强度的分散剂，但吸附强度太高的分散剂可能造成对涂膜性能的不利、 6、增加贮藏稳定性其实原因和上相似，一旦分散剂稳定强度不够，反而贮藏稳定性变差 7、增加展色性，增加颜色饱和度 8、增加透明度（有机颜料）或遮盖力（无机颜料）
颜料的性质及用途
第二.颜料的重要性质及用途 一.颜料的光学性质 来源:世界化工网https://www.360docs.net/doc/059993430.html, 全文请访问:https://www.360docs.net/doc/059993430.html,/睡过站了 1.颜色 颜料的颜色是颜料性能中最富有特征的性质,尤其是着色颜料.颜料的颜色本质是与它的化学组成紧密相关的,不同化学组成的颜料各有其特征的颜色,但其颜色还存在着一定范围的变动.化学组成虽然相同,晶体结构不一定相同,颗粒大小,粒度分布,杂质含量等等方面的差异,都会造成色光的差异.而且颜色对这些因素极为敏感,也是人眼对颜色极为敏感所致,这也就是颜料色光难以控制绝对一致的原因. 用同种工艺生产的铁红,由于颗粒大小及组成比例不同,形成颜色各不相同,景观化学成分相同. 2.遮盖力 颜料加在透明的基料中使之成为不透明,完全盖住基片黑白格所需大的最少颜料成为遮盖力. 遮盖力的光学本质是颜料和存在其周围介质折光率之差所造成.当颜料的折光率和基料的折光率相等时就是透明的,当颜料的折光率
大于基料的折光率时就出现了遮盖力,两者之差越大,表现的遮盖力越强. 3.着色力 着色力是某一种颜料与另一基准颜料混合后颜色强弱的能力,通常是以白色颜料为基准去衡量各种彩色或黑色颜料对白色颜料的着色能力. 对于白色颜料比较其着色能力,现有用消色力去进行比较的方法,用加一种蓝颜料去抵消的方法,而比较不同白色颜料的着色力. 着色力是颜料对光纤吸收和散射的结果,主要取决于吸收,吸收能力越大,其着色力越高.不同的颜料的化学组成,一般来说,相似色调的颜料,有机颜料比无机颜料着色力强的多. 同样化学成分的颜料,着色力的波动取决于颜料粒子大小,形状,粒度分布,晶型结构.着色力还和颜料粒子的分散度有关,分散的越细,着色力越强.因此,为了提高着色力,要重视颜料的加工后处理,使着色力强度发挥的更高. 二.颜料的稳定性 1.颜料化学成分的稳定性 颜料的化学成分是颜料间相互区别的主要标志.不同化学成分的颜料,其颜色,遮盖力,着色力,粒度,晶型结构,表面电荷以及极性等物理
颜料分散机理
颜料分散机理的探讨及新的分散方法 1、传统分散方法和设备 颜料的分散和稳定，对涂料的最终性能和贮存稳定起着重要的作用。由于颜料和树脂体系的多样性，选择合适的分散工艺是一项复杂的工作。传统分散过程的影响新宿可以归结为三个变量：颜料、分散剂和分散设备。正确选择这三个变量可以得到一个好的颜料分散体。 对应颜料润湿的难易程度，把分散而消耗的能量定义为分散能，也就是说对于难润湿的颜料，只有分散设备能提供必要的分散能时，才能使它们完全展现其颜色和强度。按照所提供分散能的高低，分散设备排序如下：搅拌机<振荡磨<砂磨<球磨<三辊磨。在满足颜料对分散能的要求的前提下，分散设备设计的趋势是尽可能地提高产率，同时减少占地空间和降低能耗。 目前大批量涂料生产中应用最多的是砂磨机，分为立式和卧式。砂磨机的工作原理是利用高粘度泵，将预搅拌好的物料输送入研磨缸，研磨缸内充满研磨介质，可以是玻璃珠、氧化锆珠、钢珠等。通过叶片的告诉旋转，赋予研磨介质足够的动能，对物料施加剪切力和冲击力，实现对颜料的分散。其特点是效率高产量大，可连续生产，操作简单。对于一些难润湿的颜料，特别是小批量的生产，三辊磨是不错的选择。三辊磨通过水平的三根辊筒的表面相互挤压及不同速度的摩擦而达到研磨效果。特别适用于高黏度的物料及砂磨机难循环的物料。除了这些常规的分散设备，在纳米材料的分散中，常用到超声分散机。在颜料预分散体的制备中，捏合机和双辊机被广泛适用。 分散助剂的大量适用和不断改进，推动了分散效率的大幅度提高。同时也推动了分散过程的基础理论研究。分散剂从蓖麻又衍生物，到低相对分子质量的表面活性剂，现在被称为传统分散剂，发展到高相对分支质量的超分散剂。而且超分散剂的分子设计和合成技术也在不断改进。近年来，通过可控制游离基聚合技术，合成了具有更窄相对分子质量分布和更合理的分子链构造的新型分散剂，取得了非常好的分散效果。选择一种合适的分散剂，不仅可以大大缩短研磨时间，提高研磨效率，还可以降低色浆黏度，提高色强度。 对颜料进行表面处理，以改善颜料的润湿性能也是一个重要研究方向。如用偶联剂对无机颜料进行表面处理，对有机颜料用超分散剂进行处理，用乳液聚合的方法，将颜料粒子装进微胶囊中，都能大大提高颜料的润湿分散性能。近几年各大颜料供应商推出的颜料预分散体，称为色片或者色砂，应该说是一个重大改进。油墨生产中的挤水颜料，也是对传统分散方法的革命性进步。颜料预分散体和挤水颜料都可以在颜料滤饼的基础上加工而成，减少
颜料的稳定性
二.颜料的稳定性 来源:世界化工网https://www.360docs.net/doc/059993430.html, 全文请访问:https://www.360docs.net/doc/059993430.html,/睡过站了 1.颜料化学成分的稳定性 颜料的化学成分是颜料间相互区别的主要标志.不同化学成分的颜料,其颜色,遮盖力,着色力,粒度,晶型结构,表面电荷以及极性等物理性能均不相同,并且也决定了颜料的化学性质的不同. 一般来讲,根据颜料的性质及应用,要求颜料有稳定的化学成分并不受外界环境的影响.颜料的化学稳定性会限制某些颜料的使用,例如含铅的鸭料能与大气中的H2S反应生成黑色的硫化铅,从而使颜料发暗表黑,有时为了某种目的还要利用它的不稳定性,例如,颜料基本不溶于水,但为了防锈,防污目的或故意加入某种介质使之产生微水溶性或底材发生微量化学反应以达到保护底材目的. 2.颜料的耐化学腐蚀性 颜料最本质的性质应该是一种惰性物质,而对于具体一个颜料来讲很难做到不和任何物质起反应,此时在使用上就要求扬长避短.一般涂料所接触到的化学物质不外乎酸,碱,盐,水,腐蚀性气体,有机溶剂等.如铁黄比铬黄耐碱,耐光,这样在建筑涂料中就可选用铁黄.
3.颜料的耐候性,耐光性,耐热性 颜料的耐光,耐候,耐热等是颜料性能在应用上的指标,直接影响着它们的使用价值.通常无机颜料通过阳光,大气的作用会导致颜色变暗,变深,同样情况下有机颜料则表现多是退色.总的来讲无机颜料的耐候,耐光,耐热远比一般有机颜料强.颜料的化学稳定性差,通过日光和大气的作用,会使颜料的化学组成起变化,同时也改变颜色的外观. 为了改进颜料的耐光,耐候,耐热等性能,例如:添加各种化学物质没改变晶格结构,在颜料表面上做包膜处理,钝化其表面等.由于处理方法不同,可形成统一化学成分的不同颜料品种,供不同用途的选择使用.
颜料预分散生产工艺
颜料预分散的生产工艺 颜料分散前的形态，通过生产过程得到的原始颜料称为湿滤饼，还需进一步商品化处理，包括粉碎和干燥等过程。在干燥过程中，较细的颜料颗粒会产生凝聚，使其粒径较原始颗粒大许多倍，因而不能直接用于着色，必须要进行分散处理。颜料的质量，除了色光、着色力、遮盖力、各种耐性等性能要求以外，分散性或易研磨性是一项很重要的指标。颜料的分散性直接关系到所生产的油墨和涂料的色强、细度、光泽度等重要的质量指标，分散效果好的还可以缩短生产涂料时的研磨工时。 （一）颜料的分散 一般商品颜料颗粒是指比团聚体还大的粒子，粒径在250μm至750μm（相当于通过60至200目筛）。根据德国标准协会（German Standard Organization）命名法，认为颜料颗粒状态可分为：原生颗粒、凝聚体和团聚体。原生颗粒（German Standard Organization）是单晶、块状、球形或微晶组成的大晶体形式存在；凝聚体（Aggregates）是由原生颗粒表面彼此吸附而成；团聚体（Agglomerates）是由原生颗粒或凝聚体疏松的组合，或者是这两者在边、角上相互吸附而成的混合物。 作为使用者来讲，任何商品形式的颜料都要求容易均匀分散，能制成持久稳定、无凝聚、无沉降的悬浮物料。上世纪七十年代以来，颜料的加工处理技术已有很大发展，包括颜料颗粒的表面处理和颗粒的晶相调整等，但还不能满足使用者对其的要求。 一般情况下，颜料的分散过程可以分为三步：润湿→细化→稳定化混合分散。 第一步是使用润湿剂润湿颜料，使颜料之间的凝聚力减小，便于第二步颜料的粉碎和细化。粉碎细化后的颜料进一步再做包覆处理，由于颜料经分散细分后，粒径减小，表面积增大，颜料表面自由能也增加，造成细化的颜料不稳定性。所以，当机械研磨能去除以后，颜料粒会再凝集起来。为此，在颜料研磨后形成新的表面时，在其表面应吸附一层包覆层，使颜料的表面能降低。当带有包覆层颜料的结合体再度碰撞就不会凝聚起来。降低新形成的接口表面能，以便在进一步加工时，不至于使颜料产生再凝聚现象。第三步是将细化后的颜料在熔体中能均匀分散。由于细化了的颜料表面积增加，进而表面能提高，导致颜料的稳定性降低，颜料之间就容易相互凝聚起来，从而使表面能降低至稳定的状态。由于吸附了一层包覆层，也使能量下降，比之前的状态要稳定，所以达到了颜料细化的目的。 （二）颜料分散的办法 大体上讲，颜料的分散方法大致有下列三种：干混合法、融体剪切法和液体研磨法。干混合法是指颜料与树脂由低到高速强度下混合，颜料分散主要通过冲击研磨而实现的，其主要设备有高低速混合机；融体剪切法是指在捏合作用下，通过熔化树脂传递大剪切应力；液体研磨法则是指通过液态载体的冲击式剪切力来分散颜料。 目前，市场上能比较好地解决颜料分散性的产品主要有以下几种商品形式：预分散颜料色片、浆状颜料和色母粒等三种。除此之外，还有一些如色饼、色膏等针对性很强的产品。 一是由专业生产厂家将颜料加工成颜料色片（Pigmented chips，Color chips）。所谓颜料色片，也
超分散剂及其在颜料分散中的应用
第４７卷第１期２００９年１月 上海涂料 ＳＨＡＮＣＨＡＩＣＯＡＴＩＮＧＳ Ｖ０１．４７Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２００９ 超分散剂及其在颜料分散中的应用刘佳卢秀萍＋吴蒙韩永（天津科技大学材料科学与化学工程学院３００４５７） 摘要：使用超分散荆是近年制备彩色喷墨打印墨水颜料色浆应用最广、效果最好的方法之一。对超分散荆的结构特征、作用机理、影响因素、选用原则和使用进行了分析介绍，并对其发展前景作了展望。 关键词：喷墨打印；超分散剂；颜料；作用机理 中图分类号：ＴＱ６３０．４＋９５文献标识码：Ａ文章编号：１００９—１６９６（２００９）０１—００２９—０３ 有机颜料由于其色谱齐全、着色强度高，色泽鲜艳以及应用简单等优点已广泛地应用于诸多下业领域，是生产彩色喷墨打印墨水不可缺少的着色材料。如何使用有机颜料作为着色剂来制备稳定的彩色喷墨打印墨水是目前研究的热点。研究表明：有机颜料的着色强度随其平均粒径的下降而增大，粒径减小将使颜料的比表面积增加，从而使其反射率增大，光散射也相应增大，从而得到一个最佳的粒径值（约１００ｎｌｎ），高于或低于此值将使其着色力下降。然而，由于有机颜料通常是以凝聚体、聚集体等形态存在，且表面极性低，在水相中很难被润湿和分散。尤其是当颜料为纳米级时，颜料比表面积和表面能急剧增大，自动凝聚的倾向增加，导致有机颜料在水相中很难被分散成纳米级颗粒。 将有机颜料进行有效地分散需要对其进行表面改性，从而达到改变颜料的极性，提高颜料与溶剂的相容性，扩大其使用范围，增强其应用性能的目的。 １颜料分散技术及分散剂的作用 迄今为止，提高颜料在水性体系中的分散及分散稳定性的方法有多种，如松香处理法、颜料衍生物法、有机胺类处理法、添加分散剂法、等离子体处理法、超微粒子吸附法、微胶囊法等。其中添加分散剂法是使用最为广泛且分散效果较好的一种方法。 在颜料分散过程中加入分散剂是保持颜料分散稳【收稿日期】２００８一１１一１９ 【基金项目】天津市自然科学基金项目（０３３６０２３１１） 掌通讯联系人定的最有效方法，有些分散剂还兼有润湿作用，称作润湿分散剂。颜料分散剂主要通过以下两种作用保持颜料分散体的稳定： （１）电荷保护作用（双电层作用）。使颜料表面具有相同电荷，当微粒相互接触时由于带有相同电荷而相互排斥，带电微粒在库仑排斥力作用下维持了体系的稳定，其作用机理如图１所示。 图ｌ电荷保护作用 （２）立体保护作用（空间位阻作用）。颜料微粒表面覆盖的聚合物对微粒起到机械隔离作用，使颗粒间的接触变为不可能。聚合物与水之问的强烈作用可以阻止颜料粒子过分接近，其作用机理见图２。 图２立体保护作用 万方数据
涂料颜料的分散和稳定化原理及配方设计
涂料颜料的分散和稳定化原理及配方设计 沈浩清华大学(深圳)研究院深圳51805 一、涂料的颜料研磨分散和稳定化原理 1.颜料在树脂中的分散 涂料是由树脂、颜料、溶剂和助剂组成的，有颜料的涂料叫色漆。初看起来，只要将树脂、颜料、溶剂等混合成均匀体系，将其涂布于工件表面上，形成一层均匀薄膜就可以了。但实际上要达到这一目的并非易事。在涂料体系中，相界面非常多，各组成间的相互作用十分复杂，这种体系极不稳定，容易发生分离现象。而色漆的生产就是要得到一个相对稳定的、分离现象被消除或大大延缓的液态体系。这种液态体系仍是非均相的，但看上去是均匀的，施工后的漆膜是均匀的，各部分的性能也是一致的。为此，色漆的生产必须通过有效的加工将颜料均匀地分散在树脂中，形成以颜料为分散相，以树脂为连续相的非均相分散体系。保证颜料始终处于良好的分散状态，是色漆制造的首要问题，也是难点和涂料制造的精彩部分。 2.颜料的分散过程 颜料在树脂中的分散过程比较复杂，它至少要经过三个过程，即润湿过程、解聚过程和稳定过程。这三个过程不是截然分开的，而是同时发生、交替进行的。三者的关系是：润湿是基础，解聚是为了更充分地润湿，而达到稳定状态是最终目的。 2.1 颜料的润湿过程 颜料颗粒表面一般都吸附着一层空气和水分，颗粒间的空隙也被空气所填充。颜料分散的首要前提是用树脂取代空气和水分，并在颜料的表面上形成一种新的色覆膜。这种用树脂取代空气和水分并在颜料表面形成新的色覆膜的过程称作润湿过程。不同的树脂种类对颜料的润湿不同，如醇酸树脂的润湿能力一般比丙烯酸树脂好。颜料的种类不同，其被润湿的能力也不同。在涂料中加入润湿分散剂助剂，能大大改善颜料的润湿。将漆浆静置过夜(预浸泡)再进行研磨，也有利于润湿分散。 2.2 颜料的解聚过程 涂料厂购入的颜料均以其原级粒子、附聚体和聚集体的混合体存在。原级粒子是颜料制造过程中形成的单个晶体或缔合晶体，粒径是微细的附聚体是原级粒子间以边和角相连接结合而成的结构松散的大的颜料粒子团。聚集体是原级粒子间以多面相结合或晶面成长在一起的结构紧密的大的颜料粒子团。附聚体大多是颜料生产在干燥和随后的干磨过程中形成的。聚集体是颜料生产的成熟化阶段形成的。附聚体和聚集体合称为颜粒的二次粒子。 仅仅将颜料润湿是不够的，因为这种大粒径而小表面积的粒子团不能形成稳定的分散状态，必须施以外加机械力将这种大颗粒解聚，使其恢复或接近恢复到原级粒子的大小，以颗粒大表面积的形式暴露在漆料中，并使其所有暴露出来的表面都被树脂润湿。这种借助外加机械力，将二次粒子恢复成或接近恢复成原级粒子的过程，叫解聚过程。 颜料的解聚是色漆制造中主要的、消耗能量最大的工序，它需要借助外界机械力才能进行，这种机械力由研磨分散设备提供，即通常所说的砂磨机、球磨机、三辊机和高速分散机等。研磨分散的效率将直接影响色漆生产线的单位时间产量和能量消耗。如何争取在尽量短的时间内消耗尽量少的能量和生产出尽量多而稳定性好的研磨色浆，是色漆生产时对颜料解聚效果所追求的目标。要提高研磨分散效率，通常需具备： (1)有个经过精心设计的色漆标准配色，包括树脂、颜料、适宜溶剂和润湿分散剂的正确选用； (2)以合理的研磨漆浆组成(即树脂、颜料和溶剂的适宜比例)进行研磨漆浆的分散作用； (3)结合色漆品种选用高效的研磨分散设备，提供设备的最佳参数和科学的操作方法，如高色素炭黑用球磨机研磨的效率高于砂磨机； (4)确定合理的工艺操作规程，正确操作，科学管理。
颜料分类
适用于粉末涂料的颜料按其性能和作用大致可分为：着色颜料、金属颜料、功能颜料、体质颜料等四大类。它们是粉末涂料的重要组成部分，赋予涂层绚丽多彩的色泽、改进涂料的机械化学性能、或降低涂料的成本等。 着色颜料分为有机和无机两大类，几乎能涵盖所有的色相体系。金属颜料主要包括浮型和非浮型铝粉、各种色调的铜金粉和珠光颜料、金属镍粉和不锈钢粉等。功能颜料主要包括荧光颜料、夜光颜料、耐高温颜料、导电颜料等。体质颜料广义地讲有钛白粉（锐钛型和金红石型）、碳酸钙（轻质和重质等）、硫酸钡（沉淀型和天然重晶石型）、滑石粉、膨润土、石英粉等。 配制高质量的粉末涂料离不开选择高质量的颜填料。颜填料对粉末性能的影响见表1。 2 颜填料选择的一些基本原则 2.1 颜料的选择 ·颜料种类繁多，性能不一，并非什么颜料都能用在粉末涂料中。粉末涂料由于自身的工艺特殊性，选择颜料时应注意以下几点。 ·颜料分散性要好，最佳分散粒度为0.2～0.9?m，不易结块。 ·颜料遮盖力和着色力要强。 ·热稳定性要好，至少需耐温160℃以上。 ·颜料要具备一定的耐光耐候性，如不易褪色，抗粉化，物理性能要持久。 ·颜料吸油量适中，抗渗色性要好。 2.2 填料的选择 在粉末涂料中加入一定量的填料可增加涂层的硬度等机械性能，并能降低成本，是调整粉末涂料成本的有效途径。 粉末涂料中应用的填料主要是碳酸钙和硫酸钡，而像膨润土、滑石粉、石英粉等可看成功能性填料，总体用量非常少。 根据生产工艺和原料等因素，碳酸钙可分为轻质碳酸钙和重质碳酸钙两类，这两类碳酸钙在粉末上都有应用。 硫酸钡也有两类：沉淀型和重晶石型。前者为化学反应制成，后者由天然重晶石研磨而成。 选择填料应注意的问题是： ·填料白度要高，可减少钛白粉的用量。 ·杂质要少，考虑到粉末涂料的工艺特殊性，填料中杂质多将影响涂膜的表面装饰性（涂层表面颗粒多，流平差）。 ·粒度过于粗的填料不要选用，因其不易分散，对螺杆有磨损。 ·填料要松散，不能结块，含水量要低。 3 调配色提示
颜料的分散
颜料的分散 颜料的分散是制备色漆的关键步骤，颜料分散的优劣直接影响涂料的质量以及生产效率。 1、颜料的分散过程 颜料的分散有三个过程：润湿、分散和稳定。 ⑴润湿 颜料表面的水分、空气为溶剂（漆料）所置换称为润湿。溶剂型漆的润湿问题不大，因为溶剂（漆料）表面张力一般总是低于颜料的表面张力的。但是润湿要有一个过程，特别是因为颜料是一个聚集体，溶剂需要流入颜料的空隙。当溶剂粘度低时，润湿的速度可以很快。要注意加颜料和溶剂的顺序，要先加溶剂后加颜料。在水性漆中，由于水的表面张力较高，对于有机颜料的润湿便有困难，需要加润湿剂以降低水的表面张力。 ⑵研磨与分散 在颜料的制备过程中，颜料的颗粒大小是按规定要求控制的，但因为粒子间的范德华力，颜料的微细粒子会相互聚集起来，成为聚集体，因此需将它们重新分散开来，这便需要剪切力或撞击力。涂料中的研磨主要是剪切力。 在学习粘度时已经知道，当剪速度（D）一定时，剪切力（τ）是和粘度（η）成比例的，即：τ＝Dη 可见粘度高，剪切力大，对于研磨是有利的，但研磨设备的电机的负荷能力决定了体系的η最高值，因此粘度不能太高。 润湿的靠撞击力分散颜料时希望要低粘度介质（漆料），而研磨时需要高粘度；为了充分利用分散设备，则希望每批分散颜料的量大。如何平衡这三种要求呢？根据门尼公式，在体系中尽量多加颜料少加聚合物，是一个三全其美的办法。 ⑶稳定 颜料分散以后，仍有相互聚集的倾向，即絮凝倾向，为此需要将已分散的粒子稳定起来，也就是保护起来，否则，由于絮凝可引起遮盖力、着色力等下降，甚至聚结。要使晨光颜料粒子稳定下来，主要可以通过两种方式：
①电荷稳定使颜料表面带电，即在表面形成双电层，利用相反电荷的排斥力，使粒子保持稳定。加一些表面活性剂或无机分散剂，如多磷酸盐及羟基胺等，可达到这一目的。 ②立体保护作用立体保护作用又称熵保护作用。颜料表面有一个吸附层，当吸附层达到一定厚度时（＞8—9nm），它们相互之间的排斥力可以保护粒子不致聚集。如果体系中仅有溶剂，因为吸附层太薄，排斥力不够，不能使粒子稳定。若在溶剂型漆中加一些长链的表面活性剂，表面活性剂的极性基吸附在颜料上，非极性一端向着漆料，可形成一个较厚的吸附层（8—9nm），但表面活性剂在颜料上只有一个吸附点，它很容易被溶剂分子顶替下来，如果加一些聚合物，聚合物吸附于颜料粒子表面，可形成厚达50nm的吸附层，而且聚合物有多个吸附点，可以此下彼上，不会脱离颜料，从而可很好地起保护作用。