第四章 颜料

5、金属颜料 主要包括铝粉、锌粉和铜粉。 铝粉又称银粉，呈微小的鳞片状，在色漆中 会形成十几层的平行排列，因而对紫外线有 良好的反射能力，从而延缓了紫外线对涂层 的老化破坏， 有良好的屏障性， 可以阻止水、气体和离 子的通过，保护了漆膜，显示了优良的耐候 性。
锌粉


是一种带蓝相的灰色粉末，为球形粒 子，粒径平均为3—8μm，广泛用于铁 和钢的防锈保护， 基料可以是氯化橡胶、环氧酯、聚氨 酯、聚酯。
大红粉(w)是我国使用的主要红色颜料， 颜色鲜艳、耐光、耐酸碱、耐热都较好， 有较好的遮盖力，有微小的渗色．
酞菁颜料



具有优良的耐酸、耐碱、耐候和耐光 性。着色力极好，颜色鲜艳，遮盖力 非常强，主要铜酞菁蓝， 铜酞菁蓝为深兰色粉末。是最好的蓝 颜料，有α型β型两种主要晶型。 α型 带红光， β型带绿光。 α型不稳定，易向β型转变，同时粘度 增大，
颜料的体积 V1 PVC 100 漆膜的总体积 V 1 V 2
当一些漆膜的性能和性质在一个特定 的PVC值时发生明显的转变，这时的 PVC称为临界颜料体积浓度CPVC，
PVC与干漆膜的性能有很大的关系．如遮 盖力、光泽、透过性、强度等．
CPVC值可以通过试验测定
当PVC达到CPVC时，各种性能都有一个转 折点，
着色力 光化稳定性
黏度
遮盖力
颜料粒径与性质的关系
4.7颜料的吸油量与体积浓度


颜料在涂料中的含量对涂料性质有极大 影响，为了估计颜料的合理用量，可以用 吸油量和体积浓度． 吸油量：达吸油量时，意味着颜料表面吸 满了油，颗粒间的空隙也充满了油，若再 加入油， 粘度就要下降． 吸油量测定：在100克的颜料中，把亚麻油 一滴滴加入，并随时用刮刀混合，初加油 时．颜料仍保持松散状，
网 80 100 120 200 230 270 325
目
孔经（mm) 0.177 0.149 0.125 0.074 0.062 0.053 0.044
粒径分布测量
显微镜法 沉降法
都不很准
目前用激光衍射法 当一束平行的激光(单一波长)射向颗 粒时会向各方向散射强度不同的光，粒 径不同，则衍射光的强弱也不同，据此 用来测定粒度。大于1000纳米测不准。


生色团
助色团 给电子基团（含未成键的P电子， 产生 p 共轭，有推动电子云作用，
使大 键电子云发生偏移，极化）
吸电子基团（ 有拉电子云作用）
−COO-, − CN, − COOCH3,
− COOH, − NO2
有机颜料与无机颜料的区别
性能 无机 有机 性能 无机 有机 低 溶解性 一般不溶 不扩散 着色力 低 遮盖力 高， 不透明 耐候性 好 能溶 相对密度 高
二氧化硅
耐热，化学稳定性好且价格低廉， 来源： 天然硅藻土和石英砂 沉淀法制二氧化硅 气化法制气相二氧化硅 作用：乳胶漆中使用不仅起到填充作用， 而且涂刷性能好．改善漆膜的耐磨性和 抗滑性等。气相二氧化硅由托浮作用 应用：用在地板、甲板和交通漆 改善漆膜的耐磨性和抗压性。

滑石粉
来源：天然矿物，是一种水合硅酸镁， Mg3H2(Si03)4，粉碎磨细的滑石粉形状各 异，主要是片状和纤维状， 性质：疏水，在溶剂型涂料中用量很大 在水性涂料中则易絮凝 作用：改善涂料的流变性，防止涂料流挂， 改善涂料的刷涂性， 在漆膜中还能吸收伸缩应力，免于发生裂缝 和空隙，因而增加了涂膜的耐久性。



V1和堆积因子相同时，即v＝φ体系 粘度达 到最大．（仅适用于一定范围） 若继续加油，v1下降，粘度下降． 颜料的粒子愈细，分布愈窄、吸油量愈 高．吸油量大，颜料加入量少。
颜料体积浓度： 在涂料中计算颜料的体积百分数比计算 重量百分数更有意义，因为涂料是用厚 薄—体积有关的量来反映其性质的． 在干膜中颜料所占的体积百分比叫颜料 的体积浓度，用PVC表示：
珠光粉的应用：
☆具有金属光泽，多用在汽车涂料，
金属表面涂料中。 用其装饰效果。 ☆具有光滑细腻的感觉，用在化妆 品中。
4.5有机颜料
主要是指含有生色团和助色团的有机化 合物。 生色团：在有机化合物中引入一定的含 有π 键的基团，产生200-1000nm波长范 围吸收，这一基团称为有机生色团。 助色团：与生色团相连，能使有机化合 物吸收峰向长波长方向移动的基团。
但最后可使全部颜料钻结在一起成球， 若继续再加油，体系即变稀，此时 所用的油量为颜料的吸油量 （OA）：
亚麻油量 OA 100 g颜料
可以定义：单位重量颜料所加入的油量 加入油量与粘度的关系
堆 积 因 这里V1为颜料体积和吸附层体积之和，当 子
k0 v1 ln = ln 0 v1 1
粒子间的作用力是什么？ 范德华力， 静电力， 空间位阻力
排斥力

吸引力 吸引力 （极性粒子间） 排斥力
三种力够成了颜料分散理论
颜料分散理论
范德华力
发生在分子之间，在带极性的粒子之间 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
范德华力的作用范围一般为几个分子 的直径，在500nm~1μm之间。
涂料化学
吉林大学化学学院
4.4 无机颜料
3、铁系颜料
铁系颜料主要指2价或3价铁的氧化物，红 色颜料—铁红、黄色颜料—铁黄 黑色颜料—铁黑 (Fe3O4) 特点：具有很高的化学稳定性，耐光耐碱性 好。且强烈吸收紫外线。 可以强有力地保护涂料基料及被覆盖物品 免受紫外线的破坏。耐候性强 红色颜料---铁红(Fe2O3) 耐热性高达l 200℃
4.8 颜料的分散
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。 颜料的分散取决于颜料的浸润性和聚 集状态。 颜料在其制造过程中，最初形成的粒 子称为初级粒子，能轻易地分散到颜 料中。不必要再破碎。

问题：初级粒子相互粘结，成聚集体或 聚集体+聚集体间 附聚物 聚集体+初级粒子 附聚物：通过边、角之间的粘结，结合 不牢固，比较容易分散 聚集体：分子吸引力较大结合牢固， 较难分散 可以通过研磨使聚集体分散。
珠光粉
珠光粉即珠光颜料是一种新型颜料, 它是由天然云母薄片外覆金属氧化物 组成的夹心片晶。具有金 属光泽。 产生光泽原因：人工合成珠光颜料是 根据天然珍珠的结构原理,在低折射指 数的天然云母粉表面精确包覆高折射指 数的金属氧化物(如TiO2），
...
当云母以平行于表面的方向定 向排布时,由于其折射率较高的 透明层次结构,使入射光多次透 射和反射而产生类似自然存在 的珍珠、贝壳、飞鸟、鱼、昆 虫、矿物等神秘光泽的效果...
铜酞菁蓝
4.6颜料的粒径和粒径分布
颜料的粒径和粒径分布对漆膜性质和性能 有很大的影响 颜料粒子是球形的吗？
大多数接近球形，很难有一个数字—半径来描述。
颜料的粒径最常用的表示方式是筛目， 这是最粗糙方式。 筛孔是每平方英寸 （25.4mm）筛网上的筛孔数，如100号筛 是指一英寸的筛网上有100个筛孔。 筛号和孔是对应的，和孔径是什么关系？ 去掉铜丝所占的空间，每个孔的大小。 有标准筛的对照表
机械化解聚集（分离）

分离是通过施加在研磨料上一个剪切力 将初级粒子从聚集体中分离出来， τ=ηD τ--剪切力， η---粘度 ， D剪切速率 要提高分离效果，可以提高粘度或提高 剪切速率。 实际应用中用增加颜料的方法，提高粘度 进而来提高剪切力，提高生产效率
颜料如何稳定？
加入分散剂以稳定分散的颜料粒子。
1、分散过程及理论 绝大多数颜料是不溶于水或基本不溶 于水和油的．仅仅是分散在溶剂中， 通过润湿和机械化解聚集，使其均匀 地分散于其中。 颜料在基料中的分散过程： 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， 施以一定的剪切力。当剪切力消除时， 又可能重新聚集或凝聚．
浸润 浸润是利用颜料表面吸附的空气和 潮气与基料交换取代过程 颜料聚集体有许多小孔，基料必须 先渗透到其中才能浸润。 将颜料/空气界面换成颜料/基料 浸润效果和速度取决与颜料和基料之 间的表面张力差，表面张力差小容 易浸润。
高
低， 透明 差
耐热性
亮度
高
低
中
高
有机颜料也是色彩颜料，突出特点是颜色 鲜艳,品种多,色谱齐全．在基料中分散的 好。 尽管有机颜料有对热、对光不稳定、 易渗色等缺点， 但是性能优良的颜料已 不断被应用 虽然无机颜料中也有色彩颜料， 颜色不鲜艳，色谱不全，且有毒。 但是耐候性好。
1、有机颜料的性能
2、常用的有机颜料
碳酸钙
涂料中最通用的体质颜料，价格低廉， 性能较稳定，有大白和轻质碳酸钙两种 来源：大白用天然白垩矿粉碎而得， 轻质碳酸钙用消石灰与CO2反应制得， 作用：轻质碳酸钙比重小，粒子细，可 用于消光和增加颜料分散稳定性等． 降低涂料的成本，起骨架作用，增加涂 膜厚度，提高机械强度、耐磨性。 处理：常用硬脂酸进行处理，以赋予其疏 水性
漆 膜 密 度 （
3
抗 拉 强 度 （ PS)
g\cm )
PVC
当PVC 增加时． 漆膜内颜料体积多了， 表面的平滑度下降， 因此光泽度下降， 遮盖力增加．
为 什 么?
解释
当PVC达到CPVC以后，若再增加， 漆膜内就开始有空隙，此时漆的透过 性（光、水）大大增加。因此防腐性 能明显下降，防污能力也变差；由于 漆膜里有了空气，增加了光的散射， 遮盖力迅速增加，着色力也增加。
4、黑色颜料 主要是炭黑，炭黑的主要成分是碳，为疏 是不是颜料粒 松、极细的黑色粉末。 径越小越好？ 不同牌号的炭黑“乌黑”的程度不同．炭黑 中以槽法炭黑最黑，粒子最细(5-15nm)． 表面积大，吸收（附）能力强， 粒子细的好处 加少量便可大大增加体系粘度 问题： 很容易吸收体系中的极性添加剂， 有时会影响固化速度．