涂料调色中的颜料分散过程
涂料调色配方中分散剂分散效果探讨
第２期 收稿日期：２０２１－０１－１６基金项目：广东省绿色高性能新材料研发工程技术研究中心，江科［２０１９］１３１号；２０１８年广东省高等职业教育教学质量与教学改革工程教育教学改革研究与实践项目《新时代背景下高职院校政校企合作协同培养创新创业人才模式研究与实践－以应用化工技术专业为例》（ＧＤＪＧ２０１９３６０）作者简介：邓 红（１９８８—），女，硕士，讲师，主要研究有机高分子方向。
涂料调色配方中分散剂分散效果探讨邓 红，胡飞燕（江门职业技术学院，广东江门 ５２９０９０）摘要：以几种分散剂对颜料的分散效果入手，讨论了分散剂种类对色漆光泽度、展色性、透明度和复合分散剂对分散体系色差稳定性的影响，通过实验确定体系色差最佳条件。
关键词：颜料；分散剂；展色性；透明度；色差中图分类号：ＴＱ６２０．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）０２－００２３－０３ 分散剂又称润湿分散剂，它除具有润湿作用外，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［１－２］。
现按其结构来区分，可分为阴离子型润湿分散剂、阳离子型润湿分散剂、非离子型润湿分散剂、两性型润湿分散剂、电中性型润湿分散剂、高分子型超分散剂、自由基型超分散剂［３］（见图１）。
图１ 部分不同结构的分散剂示意选择合适的润湿和分散剂把被要求分散的颜填料分散到性能各异的树脂体系如环氧、醇酸、丙烯酸和聚氨酯等体系中，形成稳定分散体系不是一件容易的事，粉体颜填料只有在涂料体系中稳定分散和分布才能发挥其最佳效果。
颜料分散剂影响着颜料在色浆的分散效果、展色性和稳定性，这些色浆也将直接影响到漆膜的光泽、着色力、遮盖力、透明度、耐候性等等，如分散剂选择不当，还会导致涂料贮存浮色发花、出现浮油、分层、沉淀、变色等诸多问题［４－５］；本文通过不同类型分散剂类型及其用量研磨分散颜料红１７７与酞青蓝，对不同分散剂以及分散剂用量对研磨色浆的分散效果、展色性、淋涂效果、贮存稳定性进行对比讨论，确定体系稳定的最佳条件。
颜料预分散的生产工艺
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。
颜料分散的过程及分散剂提升涂料漆膜哪些性能？
颜料分散的过程及分散剂提升涂料漆膜哪些性能？颜料在涂料、油墨领域应用，赋予涂料好的着色力、遮盖力及色度等，但是颜料在涂料中的分散稳定性不好，会导致很多缺陷发生，例如：絮凝、失光、颜色偏移、浮色/发花、沉淀等。
为了能让颜料颗粒在涂料中发挥其优异性能，需要加入合适的颜料分散剂，来提升颜料颗粒在涂料体系中的分散性及稳定性。
一、颜料的分散过程颜料的分散过程由润湿、分散、稳定三个步骤组成，润湿过程中，颜料表面的空气与水气被树脂溶液所替代，固/气两相（颜料/空气）被转换成固/液两相（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，分散过程中，不要依靠机械能作用（冲击和剪切力），颜料的团聚体被打散成微小的颗粒没，形成稳定的分散状态太。
第三步是分散稳定的过程，分散剂用于保持颜料分散状态的稳定，阻止失控的絮凝，并依据颜料表面所吸附的粘结剂种类和分子结构，促使悬浮液获得稳定状态。
二、分散剂的作用颜料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期末弊病，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、增加流平效果完全相同的涂料配方，经过实验证明，采用不同的分散剂，得出的漆膜光泽会有明显差别。
合适分散剂能提升光泽，不合适的颜料分散剂会导致颜料颗粒絮凝变粗，对漆膜起到消光的影响。
2.防止浮色发花防止涂料漆膜的浮色、发花，是分散剂在分散颜料颗粒的主要作用，选用合适的颜料分散剂，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。
例如澳达分散剂AD8305，含有特定的官能团，与颜料亲和的同时，还会相互形成氢键，从而使颜料颗粒稳定分散，达到预防浮色发花的效果。
3.提高着色力颜料分散和稳定得更好，比表面积很大，与树脂相容性更好，其着色力会明显加强，提升涂料的应用效果。
4.降低粘度，增加颜料固含量采用合适的颜料分散剂，所得的色浆黏度会明显降低，这时可以增加颜料的添加量，提升涂料的固含量，也可以提升生产效率和产品质量。
颜料预分散的生产工艺
颜料预分散的生产工艺一、引言颜料预分散是一种在颜料应用领域广泛使用的生产工艺。
通过预分散，颜料粒子可以更好地分散在溶剂或树脂基质中，从而提高颜料的可溶性和稳定性。
本文将深入探讨颜料预分散的生产工艺，包括预分散的原理、工艺流程以及常见的预分散方法。
二、颜料预分散的原理颜料的预分散是通过力的作用，将颜料粒子分散在溶剂或树脂基质中，形成稳定的分散体系。
其原理主要包括表面活性剂作用、机械剪切作用以及热力学作用。
2.1 表面活性剂作用表面活性剂是一种能够降低界面张力的化学物质，它在颜料分散过程中起到了非常重要的作用。
表面活性剂能够吸附在颜料粒子表面，形成一层分散剂分子的保护膜，使颜料粒子间相互排斥，从而防止粒子重新聚集。
同时，表面活性剂还能降低颗粒间的表面能，减小颗粒聚集的能量，增强颜料分散体系的稳定性。
2.2 机械剪切作用机械剪切作用是一种通过剪切力促使颜料粒子分散的方法。
在预分散过程中，通常会使用高速搅拌器、研磨机或超声波设备等设备对颜料进行剪切、碾磨或超声处理。
这些机械作用能够有效地破坏颜料粒子的聚集态，增加颗粒间的碰撞，从而使颜料更好地分散在基质中。
2.3 热力学作用热力学作用是指在预分散过程中，通过加热或冷却颜料分散体系，调节体系的温度以改变其物理性质。
这种方法能够改变颜料粒子和基质之间的相互作用力，提高颜料分散的效果。
例如，加热可以使颜料分散剂的溶解度增加，促进颜料的分散；冷却则可以使颜料粒子聚集，形成较大的颗粒。
三、颜料预分散的工艺流程颜料预分散的工艺流程主要包括颜料的预处理、分散剂的选择与加入、机械剪切或超声处理以及最终产品的收集与储存等步骤。
3.1 颜料的预处理颜料的预处理非常重要，可以提高预分散的效果。
预处理步骤通常包括颜料的筛选、研磨和干燥。
颜料的筛选可以去除颗粒的杂质和过大或过小的颗粒。
研磨可以使颜料颗粒更加均匀，增大颗粒的比表面积，有利于分散剂的吸附和颗粒间的碰撞。
干燥可以去除颜料中的水分，避免水分对分散体系的稳定性产生影响。
颜料分散技术
一、颜料的分散：颜料在漆料中的分散进程是比较复杂的，但至少要通过三个进程，即湿润、解聚（分散）和稳固化。
提供色漆生产的颜料，在颜料生产中所形成的粒子是细微的，其粒径一样在5nm至1um之间，那么能轻易地形成份散体系。
可是涂料厂投入生产用的颜料，多数以原级粒子，附聚体和聚集体的混合物所存在的。
原级粒子：是颜料在制造进程中所形成的单个晶体或缔合晶体，粒径是比较微细的。
附聚体：是原级粒子的边和角相连接，结合而成的，结构比较松散的，大的粒子团。
聚集体：是原级粒子间以双面相结合的，或晶面成长在一路的，结构比较紧密的、大的粒子团。
附聚体大多在颜料的泸饼干燥和随后的干磨中形成的。
聚集体是颜料制造进程中沉淀熟化时期形成的。
附聚体和聚集体合称为颜料的二次粒子。
一、颜料的湿润：生产色漆用的颜料表面一样都吸附着一层空气和水分，颗粒间的间隙也被空气所填充，颜料在漆料中分散的首要前提是需要用漆料取代空气和水分，并在颜料暴露出的表面上形成一层新的包覆膜，这种用漆料取代空气和水分并在颜料表面形成包覆膜的进程，称作颜料湿润进程。
二、颜料的解聚（分散）：在分散进程中，仅将这些二次粒子的表面用漆料湿润是不够的，因为这种大粒径、小表面积的颜料粒子团不能知足制漆的成膜要求和维持漆液稳固的分散状态。
因此，必需施之外加的机械力（主若是剪切力）将这些大颗粒解聚集，使其恢复或接近恢复到原级粒子的大小，以小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漆料所湿润。
这种借助外加机械力，将颜料的附聚体和聚集体恢复成或接近恢复成原级粒子的进程称做解聚进程或称做分散进程。
颜料在漆料中的解聚是色漆制造进程中要紧的，消耗能量最大的工序。
能使颜料解聚的外来机械力，一样是由咱们通常利用的研磨分散设备，如砂磨机、球磨机、三辊机、高速分散机和二辊机等产生的。
为了造成作为分散介质的液体漆料对颜（填）料粒子表面的渗透条件，必需对颜（填）料的聚集体和附聚体施加能促使其破裂的外部机械力，将颜（填）料粒子进行解聚，使其更好地被液体漆料所湿润，这就需要研磨分散设备。
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涂料颜料的分散和稳定化是涂料工业中关键的技术问题。
分散是将颜料分散均匀在基材中，使其颜色饱满、亮丽，稳定化则是防止颜料在涂料中沉降和聚集，保持分散状态。
以下将分别阐述涂料颜料的分散和稳定化原理及配方设计。
首先，分散原理主要从两个方面解释。
一是表面电荷理论，根据该理论，颜料的粒子表面带有电荷，同性电荷之间的相互排斥使颜料粒子处于分散状态。
二是表面活性剂作用机制，表面活性剂能透过吸附在颜料粒子表面，减小粒子间的表面张力，使颜料粒子更容易分散在液体中。
为了达到良好的分散效果，在设计配方时需要考虑以下几个方面。
首先，对于颜料的选用要慎重，颜料应具有良好的分散性能和稳定性，能够与涂料基材相容。
其次，表面活性剂的选择也至关重要，表面活性剂具有吸附在颜料粒子表面的能力，有助于颜料的分散，但选择过多或过少都可能对分散效果产生不良影响。
此外，溶剂的选择也需要考虑，通过溶剂的选择可以改变涂料体系的黏度和粘度，从而提高分散效果。
稳定化原理主要有物理稳定和化学稳定两种机制。
物理稳定通过改变颜料粒子分散状态，增加粒子间的排斥力或减少粒子间的相互作用力，使颜料在涂料中保持分散状态。
化学稳定通过在颜料粒子表面引入化学键或功能基团，使颜料粒子在涂料中形成结构稳定体系。
常用的稳定剂有聚合物、胶体和表面活性剂等。
在配方设计中，需要综合考虑颜料的性质、表面活性剂的选择和稳定剂的添加。
一般来说，首先选用适合的颜料和表面活性剂，并通过实验确定最佳的添加量。
随后，根据稳定化原理选择合适的稳定剂进行加入。
最后，通过改变配方中的溶剂类型和比例，控制黏度和粘度，进一步改善分散效果。
总之，涂料颜料的分散和稳定化是涂料工业中不可忽视的技术问题。
通过了解分散和稳定化原理，以及合理设计配方，可以有效地提高涂料颜料的分散效果和稳定性。
同时，也需要根据实际情况进行实验验证和不断的优化改进，以确保涂料的品质和性能达到要求。
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涂料颜料的分散和稳定化是涂料工业中非常重要的一环。
分散是指将颜料固体颗粒均匀分散在涂料基料中，使其具有良好的悬浮性和流变性。
稳定化是指在涂料中引入分散剂或稳定剂，通过表面活性剂的作用使颜料颗粒保持在均匀分散状态下，不发生沉淀和团聚。
水性涂料中常用的分散剂有离子型分散剂和非离子型分散剂。
离子型分散剂通过表面活性剂分散剂分子的极性作用，吸附在颜料颗粒表面，使颗粒带有正负电荷，产生静电排斥力，防止颗粒的复聚。
离子型分散剂的应用范围广，可以适用于各种颜料类型。
非离子型分散剂通过表面活性剂分子的非极性部分与颜料颗粒表面的非极性部分相互作用，减少颗粒间的吸引力，达到分散效果。
非离子型分散剂在一些颜料中表现更好，如有机颜料。
在水性涂料中，还可以使用稳定剂来加强颜料的稳定性。
稳定剂通过表面相互作用，包覆在颜料颗粒表面形成保护膜，降低颜料颗粒的自由能，防止颗粒的聚集和沉积。
稳定剂的选择应根据颜料类型和涂料配方来确定。
常用的稳定剂有聚合物稳定剂、胶体颗粒稳定剂等。
聚合物稳定剂通过在颜料颗粒表面形成有机膜，增加颗粒的稳定性。
胶体颗粒稳定剂通过在液相中形成胶体粒子，使颜料颗粒与胶体粒子形成复合体，阻碍颗粒的聚集。
在涂料颜料的配方设计中，需要考虑颜料的种类和含量、涂料基料的性质、分散剂和稳定剂的选择等因素。
一般来说，应根据颜料的沉降速度和分散能力来确定分散剂的种类和用量。
颜料的含量过高会增加分散剂的用量和涂料的粘度，对涂料的性能产生不利影响；而含量过低则会导致颜料团聚和沉积的问题。
同时，稳定剂的种类和用量也需要根据颜料和涂料基料的特性来确定。
在实际配方设计中，可以通过试验和优化来确定最佳的分散剂和稳定剂的类型和配比。
综上所述，涂料颜料的分散和稳定化涉及到离子型和非离子型分散剂的选择、稳定剂的应用和配方设计等多方面的技术和原理。
通过科学的配方设计和合理的分散稳定剂的应用，可以实现颜料在涂料中的良好分散和稳定，提升涂料的使用性能和涂覆效果。
珠光涂料的分散与放沉淀
珠光涂料的分散与放沉淀分散油漆性能好坏的关键是颜料要有良好的润湿和分散，防止颜料聚集。
润湿的过程就是使润湿助剂包裹颜料表面，使其与空气和水分分开。
这个过程可以通过斥电子或空间位阻机理来完成。
使用离子型表面活性剂，可以使阳离子或阴离子吸附到颜料表面，当极性化了的颜料粒子碰到一块时，会互相排斥，从而使颜料分散系统稳定。
用来加强空间位阻的稳定剂应该是可以将其整结构附著在颜料表面，形成一个防止颜料片聚集的吸附层。
这类稳定剂包括有聚合分散剂、非离子型表面活性剂和聚合树脂。
虽然有的时候，单独使用聚合树脂并不足以充分润湿颜料，但它们可以与油漆系统中的树脂交联，将颜料片很好的包埋在油漆系统里，使得油漆的整个生命期有最佳的性能表现。
基于这一点我们还是愿意选择聚合树脂。
在油性系统里，大多选用空间位阻的润湿机理；而在水性系统里，斥电子和空间位阻都会用到。
珠光颜料可以用普通的搅拌器分散，跟金属粉相似。
正确的搅拌方法应该是：将珠光粉加到一个正在用低剪切力、轴流式搅拌器搅拌着的载体中。
颜料不可以一次全部倒入，应渐次倒入。
当先加入的部分已充分润湿时，即可继续添加，直至全部润湿。
最后还要继续搅拌15分钟，使颜料得到更好的分散。
可以用轴向旋转的齿型搅拌器（Cowles式）混合，颜料的用量应低于25%，速度应不超过2000ft/分。
在搅拌过程中，搅拌浆的高度民主应作不同的改变，以防止在搅拌浆正下方的死角搅拌不匀。
除了以上的方法外，还可以先将颜料在相容的溶剂中润湿，再将它加入到载体中去；或者是先将颜料加入到一部分载体中形成浓缩液，再将它与剩余的载体混合均匀。
为了避免颜料片碎裂，或金属氧化物从云母片表层脱落，应尽量避免使用高剪切力的搅拌器，如球磨机等。
通常，珠光颜料应在其他成分完全混合均匀以后再加入。
颜料的不完全分散会导致油漆颜色牢固度减低、流变性差、外观有差异、性能差等毛病。
油漆里的颜料分散可以直接的用显微镜来鉴定，或者是通过测定珠光颜料的沉降速度及沉淀体积来鉴定。
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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。