怎么做高檔次低成本的涂料顏料濃縮色漿？
怎么做高檔次低成本的涂料顏料濃縮色漿？
顏料濃縮漿
顏料濃縮漿是涂料和塑料體系中的調(diào)色劑，且需要滿足不同領(lǐng)域的要求。用于高品質(zhì)顏料穩(wěn)定的高活性潤(rùn)濕分散劑具有很高的極性，所以廣泛的相容性是必須的。專門的助劑甚至可用于無樹脂濃縮漿。在很多配方中，也會(huì)使用消泡劑和防沉劑。
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定義
顏料濃縮漿為顏料分散體的一般描述性術(shù)語，這樣的濃縮漿在工業(yè)中往往被叫做著色漿，顏料漿，色漿，調(diào)色漿等。 調(diào)色漿是用來調(diào)節(jié)已完成涂料配方的色相的顏料漿。其添加量的最大值為總配方的5%-10%，因此此顏料濃縮漿對(duì)成品涂料的質(zhì)量影響可能性相當(dāng)小。全混合色漿是指適宜與清漆基或色漆基(大多數(shù)為白色)混合來生產(chǎn)成品漆的色漿。這些顏料漿的用量有時(shí)會(huì)高達(dá)20-25%左右，由于它對(duì)成品漆的質(zhì)量影響較大，因此對(duì)此顏料濃縮漿的質(zhì)量要求也就較高。
顏料濃縮漿的優(yōu)點(diǎn)
通過將顏料濃縮漿與(清漆或著色)漆基混合來生產(chǎn)涂料為涂料工業(yè)合理化生產(chǎn)提供了契機(jī)。當(dāng)每一種顏料分開研磨時(shí)，研磨條件就會(huì)很方便地最佳化，與共研磨相比結(jié)果是有較好的研磨質(zhì)量。顏料濃縮漿所生產(chǎn)的涂料原材料成本可能會(huì)比共研磨得到的涂料要高，但在大多數(shù)情況下較高的成本將為以下的優(yōu)點(diǎn)而補(bǔ)償：特別對(duì)小批量來說，為配備分散設(shè)備及之后清洗該設(shè)備的工作量很大，此外，物料的損失相當(dāng)高，而使用顏料濃縮漿就避免了這些缺點(diǎn)。涂料訂購與交貨之間的時(shí)間最少(“十分及時(shí)”)。 ·貯存顏料濃縮漿所需空間要比貯存成品涂料所需空間小，因此，可預(yù)計(jì)改善了資金和資產(chǎn)的利用。此外，由于減少了生產(chǎn)時(shí)間則為客戶服務(wù)更迅速。
顏料濃縮漿類型
1.單系列的顏料濃縮漿可設(shè)計(jì)只用于一種基料系統(tǒng)。這種顏料濃縮漿用的研磨樹脂可采用配漆用的樹脂。它不是通用型的顏料濃縮漿，而是可相互混合的一種涂料系統(tǒng)。
2.“通用型”顏料濃縮漿要求顏料濃縮漿能在許多不同的配漆用基料樹脂系統(tǒng)中使用。“通用”的范圍可有所不同。能同時(shí)在溶劑型和水性涂料中使用的通用型顏料濃縮漿只適用于建筑涂料。對(duì)于所有其它應(yīng)用領(lǐng)域來說，對(duì)溶劑型和水性體系需要各自的顏料濃縮漿。通用顏料濃縮漿往往是一種“折衷”辦法，兌稀基料的范圍越寬，“折衷”的情況就越多，不能指望在所有基料系統(tǒng)中都有最佳結(jié)果。
顏料濃縮漿的要求
顏料濃縮漿應(yīng)含有較高的顏料含量，因此在配方中只需要相當(dāng)少數(shù)量的顏料漿。顏料濃縮漿應(yīng)呈現(xiàn)良好的流變性，即可流動(dòng)性，可用泵輸送以方便配料計(jì)量。顏料濃縮漿的生產(chǎn)必須簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)且有重現(xiàn)性，著色力變化不應(yīng)超過2%。此外，顏料濃縮漿必須貯存穩(wěn)定，那就是無沉降，滲液和絮凝。它們還應(yīng)呈現(xiàn)出無粘度增加或干燥傾向。顏料濃縮漿必需能方便地加到不同基料系統(tǒng)中而不起粒,即使采用相當(dāng)?shù)偷募羟小Ｒ踩绱嗽诔善吠苛现袘?yīng)無或僅有少許浮色/發(fā)花。成品涂料的漆膜性能不應(yīng)下降。所有這些要求可通過使用適宜的潤(rùn)濕分散劑來達(dá)到。所有溶劑型，水性或二元醇類(通用型)顏料濃縮漿的配方基本很相似： ●顏料 ●研磨樹脂 ●溶劑 ●潤(rùn)濕和分散助劑 ●防沉劑，消泡劑，防腐劑 研磨樹脂和潤(rùn)濕分散劑必須進(jìn)行選擇以使其與有關(guān)的所有涂料基料有最佳相容性。選擇的過程決定了顏料濃縮漿的使用范圍。對(duì)于水性涂料也可使用無研磨樹脂的顏料濃縮漿。防沉劑只有無機(jī)顏料(由于它們高比重之故)才需要，而消泡劑在水性和二元醇類顏料濃縮漿中可能是必需的。防腐劑只在絕對(duì)不含有機(jī)助溶劑的水性顏料濃縮漿中才需要。
研磨樹脂
適宜的樹脂含量
顏料濃縮漿必須含有盡可能少的研磨樹脂，以便將樹脂對(duì)漆膜性能的不利影響盡可能減少。過少的研磨樹脂在顏料濃縮漿加入期間會(huì)產(chǎn)生問題(由于樹脂沖擊而致結(jié)粒)，特別是在使用低剪切力來添加時(shí)。還有顏料濃縮漿粘度可能極高。研磨樹脂含量增加一般會(huì)使顏料濃縮漿的操作較容易。 從理論上說不含樹脂的顏料濃縮漿是最理想的，因?yàn)樗鼈儾缓心渲虼朔乐沽擞邢尴嗳菪詥栴}及對(duì)涂料性能可能的不利影響。對(duì)溶劑型系統(tǒng)來說，由于能防止顏料濃縮漿中顏料的絮凝和干燥傾向，多數(shù)使用含有研磨樹脂的顏料濃縮漿。對(duì)于高質(zhì)量的工業(yè)涂料，TEGO Dispers 750W才可能生產(chǎn)無研磨樹脂的顏料濃縮漿。 在水性體系中情況是不同的，無樹脂的顏料濃縮漿可用TEGO Dispers 750W 和TEGO Dispers 755W 做潤(rùn)濕劑來生產(chǎn)。這樣的顏料濃縮漿絕對(duì)不含樹脂，也無有機(jī)助溶劑。它們的貯存穩(wěn)定性好且易加入，并且它們包含較廣范圍的相容性(從丙烯酸酯乳液到雙組份環(huán)氧和聚氨酯系統(tǒng))。即使在水性系統(tǒng)中，研磨樹脂也可用來控制流變性，此時(shí)可使用TEGO Dispers 745W 和TEGO Dispers 735W，它們的性能最好。
研磨樹脂的類型
對(duì)溶劑型顏料濃縮漿來說，最常用的是使用丙烯酸酯樹脂、酮/醛樹脂和醇酸樹脂。選擇準(zhǔn)則是相容性和漆膜性能。相容性決定了顏料濃縮漿的使用范圍，漆膜性能會(huì)限制顏料濃縮漿在高質(zhì)量涂料配方中的使用。醛酮樹脂具有最寬廣的相容性，極經(jīng)濟(jì)有效，時(shí)常是一般工業(yè)涂料中作通用色漿的理想研磨樹脂。 丙烯酸酯樹脂展現(xiàn)出較為有限的相容性但證明有較好的漆膜性能。由于它們價(jià)格較高故主要用于高質(zhì)量的工業(yè)涂料中(雙組分和烘烤體系)。醇酸樹脂主要用于建筑涂料的顏料濃縮漿，它們?cè)谥杏投群烷L(zhǎng)油度醇酸體系中展現(xiàn)出良好的相容性，價(jià)廉但在高質(zhì)量工業(yè)涂料中則不推薦。對(duì)水性系統(tǒng)來說，也有相容性很廣的研磨樹脂。TEGO Dispers 735W 和TEGO Dispers 760W具有與水性研磨樹脂諸如丙烯酸樹脂、改性醛類樹脂和醛/酮樹脂良好的相容性。用TEGO Dispers 750W 和TEGO Dispers 755W 生產(chǎn)的無樹脂顏料濃縮漿常常能得到理想的結(jié)果。
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研磨樹脂的選擇標(biāo)準(zhǔn)
研磨樹脂的選擇準(zhǔn)則是：相容性，漆膜性能和流變性。 研磨樹脂的相容性決定了顏料濃縮漿的使用范圍。采用醛酮樹脂可達(dá)到最寬的相容性。研磨樹脂的漆膜性能會(huì)限制其在高質(zhì)量涂料配方中的使用。對(duì)高質(zhì)量系統(tǒng)來說，基于丙烯酸酯樹脂的顏料濃縮漿是最佳選擇。研磨樹脂的不良流變性會(huì)限制顏料在顏料濃縮漿中的含量，較低粘度的樹脂可接受更多的顏料。設(shè)計(jì)顏料濃縮漿配方的第一步是檢驗(yàn)研磨樹脂與所有可能的配漆用樹脂的相容性。用配漆用基料制備清漆，然后加入10%的研磨樹脂(手工混合)。將此混合物注入小玻璃瓶中，并在玻璃上制刮涂膜(100微米)，應(yīng)看不出混濁，析出或膠化。評(píng)價(jià)必須在混合后立即進(jìn)行并在24小時(shí)后再進(jìn)行重復(fù)。
顏料的選擇標(biāo)準(zhǔn)
從對(duì)某一特定應(yīng)用領(lǐng)域所推薦的一些顏料中選擇一種顏料的準(zhǔn)則是：著色力 遮蓋力 耐光牢度(單色和沖淡色) 另一個(gè)重要方面是成本。高質(zhì)量的涂料需要高質(zhì)量的顏料。最高質(zhì)量要求決定了顏料的質(zhì)量水準(zhǔn)。在顏料濃縮漿系列中使用具有同樣色調(diào)(但是不同質(zhì)量)的二種顏料是有利的。顏料的性能也取決于顏料的表面處理，因此，應(yīng)考慮到一種顏料可能會(huì)有不同的表面處理。
適宜的顏料含量
顏料含量必須盡可能高，以便使加到最終配方中的顏料濃縮漿總量(以及由此而致的研磨樹脂量)減到最低。顏料粒徑越小，則此顏料的比表面積就越大，因而一般最大顏料含量就越低。顏料數(shù)據(jù)庫包含有關(guān)顏料BET表面積資料。顏料含量太高的第一個(gè)現(xiàn)象是粘度太高，然而粘度不是唯一重要的參數(shù)。低粘度的顏料濃縮漿也可能會(huì)含有太多的顏料，在這種情況下，當(dāng)此顏料濃縮漿加到基漆中時(shí)會(huì)引起顏料起粒和絮凝，當(dāng)使用低剪切力進(jìn)行添加時(shí)此特別關(guān)鍵。
一般而言，顏料含量越低，則在添加時(shí)問題就越少。對(duì)于無機(jī)顏料來說，其含量可高達(dá)50%-70%(70%僅對(duì)二氧化鈦而言).對(duì)于氧化鐵紅和氧化鐵黃，其含量分別限至65%和60%。對(duì)有機(jī)顏料來說，含量可在20%-35%之間，由于有機(jī)顏料眾多，其上限會(huì)明顯不同。碳黑顏料濃縮漿一般含有10%-25%顏料(最大為28%),更高的顏料含量是可以達(dá)到的，但這意味著用量減少，在生產(chǎn)中并不實(shí)際。
助劑----潤(rùn)濕劑和分散劑
使用潤(rùn)濕分散劑的理由
潤(rùn)濕分散劑為配制穩(wěn)定的顏料濃縮漿所必需。助劑提供了顏料濃縮漿的貯存穩(wěn)定性(無粘度不穩(wěn)定性，無絮凝)，同時(shí)當(dāng)此顏料濃縮漿加到漆基中時(shí)也保證了穩(wěn)定性(無顏料沖擊，無結(jié)粒)。此助劑使顏料解絮凝，這樣就顯著降低色漿的粘度。由于這個(gè)作用，顏料含量就能因此而增加。根據(jù)不同顏料，可達(dá)到最大透明度或最大遮蓋力，產(chǎn)生最佳顏料利用。 最后為了保證最終涂料配方的高質(zhì)量，也需要潤(rùn)濕分散劑。所有的顏料均解絮凝，它們的流動(dòng)性也得到了均衡，避免了可能的電荷差異，所有這些均為光澤高，顏色再現(xiàn)性好且無浮色/發(fā)花的高質(zhì)量涂料所必需。
潤(rùn)濕分散劑的選擇準(zhǔn)則
在顏料濃縮漿中，只有解絮凝型潤(rùn)濕和分散助劑才能使用。只有它們才能保證顏料濃縮漿有較低的粘度，配制的涂料才能不會(huì)產(chǎn)生絮凝。高分子量聚合物型潤(rùn)濕和分散助劑(如TEGO Dispers 670 )是較合適的，尤其是對(duì)高質(zhì)量的面漆配方。用于建筑涂料的顏料濃縮漿可使用低分子量的聚合物型潤(rùn)濕和分散助劑如TEGO Dispers 655。潤(rùn)濕和分散助劑的分子量應(yīng)盡可能地高以保證顏料濃縮漿的穩(wěn)定性使它們不產(chǎn)生絮凝，在配漆后不發(fā)生浮色發(fā)花。但是分子量越高，它在各種樹脂中的相容性就越有限。因此有必要進(jìn)行“折衷”。
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TEGO Dispers 6300和TEGO Dispers 610的分子量很高，因此在高質(zhì)量涂料系統(tǒng)(單組份烤漆和雙組份聚氨酯涂料)中的性能很好。使用TEGO Dispers 750W和TEGO Dispers 755W，可以不需要研磨樹脂。 TEGO Dispers 710 是工業(yè)涂料用的標(biāo)準(zhǔn)助劑，適于范圍廣泛的溶劑型工業(yè)涂料。TEGO Dispers 750W TEGO Dispers 755W 專用于水性體系，它們可制備不含研磨樹脂的顏料濃縮漿。在選擇潤(rùn)濕和分散助劑時(shí)，助劑與研磨樹脂(對(duì)含研磨樹脂的配方)及配漆用樹脂的相容性必須試驗(yàn)。將所有的配漆用樹脂配成清漆，然后加入5%的助劑，手工混勻。將它們倒入小玻璃瓶中，并刮涂到玻璃板上(100μm涂膜器)。觀察應(yīng)不出現(xiàn)嚴(yán)重的發(fā)渾、沉淀或膠化。輕微的渾濁是可接受的。觀察應(yīng)在混勻后立即進(jìn)行，并在24小時(shí)后再次評(píng)價(jià)。
潤(rùn)濕分散劑的最佳用量
穩(wěn)定顏料的潤(rùn)濕分散劑的用量取決于顏料的比表面積。因?yàn)橹鷦┍仨殢?fù)蓋全部的顏料表面，具有較大表面積的顏料(即較小的粒徑)就需要更多的助劑。顏料的吸油量和BET表面積可作為助劑用量的參考依據(jù)。 對(duì)許多廣泛使用的顏料來說，在顏料數(shù)據(jù)庫里可找到最佳助劑用量。如果顏料濃縮漿用于白色或彩色基漆系統(tǒng)中(而不是在清漆中)，那么在此基漆系統(tǒng)中的顏料也必須充分穩(wěn)定化。如果此基漆根本沒有穩(wěn)定，或者沒有充分穩(wěn)定的話，那末就會(huì)發(fā)生浮色和發(fā)花。這個(gè)問題是不能通過改變顏料濃縮漿的配方來加以改正的。
其它助劑
潤(rùn)濕分散劑是顏料濃縮漿的一個(gè)必要組分。一般說來，在最終配制出成品涂料前不應(yīng)加入其它助劑(消泡劑，表面助劑等)然而有二個(gè)例外： 時(shí)常水性顏料濃縮漿需要在色漿中使用消泡劑以控制泡沫。TEGO Foamex 8050 單用或與TEGO Foamex 810 合用在許多情況下很有用。具有高密度的無機(jī)顏料的顏料濃縮漿需防沉劑以避免貯存期間沉降，使用膨潤(rùn)土或氣相二氧化硅相當(dāng)普通。在溶劑型顏料濃縮漿中，也可使用液體流變助劑。
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溶劑
盡管溶劑型顏料濃縮漿的溶劑選擇并不嚴(yán)格，由于丙二醇甲醚醋酸酯與研磨樹脂和潤(rùn)濕分散劑二者間的很好相容性，故用此有良好的結(jié)果。如果它的較慢的揮發(fā)速度是個(gè)問題的話，那未推薦它與二甲苯或酯類溶劑混合使用。 必須避免只使用芳香烴溶劑，因?yàn)樗鼤?huì)造成不適宜的流變性。出于對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的考慮，現(xiàn)代配方中應(yīng)盡量使用較少量的芳香族溶劑。如果此顏料濃縮漿必須不含芳香族溶劑，則其它組份應(yīng)作相應(yīng)的改變，從潤(rùn)濕分散劑范圍來看，TEGO Dispers 740W是最適合的。
實(shí)驗(yàn)室規(guī)模制備
1.如果研磨樹脂為固體形式，首先制成溶液
2.將研磨樹脂溶液，溶劑和潤(rùn)濕分散劑預(yù)混合(手工或用高速分散機(jī))
3.將防沉劑加到含無機(jī)顏料的配方中
4.加顏料并用高速分散機(jī)混合，在含有無機(jī)顏料的配方中應(yīng)在攪拌下進(jìn)行添加(由于高顏料含量之故)
5.加入玻璃珠(研磨介質(zhì))
6.分散
7.將研磨介質(zhì)過濾掉 對(duì)實(shí)驗(yàn)室研磨設(shè)備來說，最好是用Dispermat(CV型)立式砂磨機(jī)。由于優(yōu)異的分散參數(shù)控制和可以只用少量樣品，因此可獲得良好重現(xiàn)性。研磨在配有溫控水夾套(冷卻水溫度約40℃/100℉)的鋼質(zhì)容器中用聚四氟乙烯盤來進(jìn)行。 首選的研磨介質(zhì)為1毫米玻璃珠，添加的量為1/1(以重量計(jì))，分散時(shí)間和最佳剪切力(線速度)取決于顏料：二氧化鈦：以18米/秒磨30分鐘 無機(jī)顏料：以18米/秒磨40分鐘 有機(jī)顏料：以21米/秒磨40分鐘 碳黑：以21米/秒磨60分鐘 批量規(guī)模應(yīng)為二氧化鈦200-300克，其它無機(jī)顏料為150-200克，有機(jī)顏料和炭黑為100克。
測(cè)試
1.首先顏料濃縮漿本身必須進(jìn)行測(cè)試： 對(duì)研磨粘度和細(xì)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。研磨細(xì)度用赫格曼細(xì)度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。粘度可用手工攪拌來進(jìn)行定性試驗(yàn)，顏料濃縮漿應(yīng)容易從刮刀上流下來。為獲定量結(jié)果，必須采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)。合適的儀器是布魯克菲爾德粘度計(jì)或具有在10和100倒數(shù)秒測(cè)量的錐板式粘度計(jì)，所有的測(cè)試應(yīng)在40℃(水性系統(tǒng))或50℃(溶劑型系統(tǒng))貯存1周和4周后再行重復(fù)。
2.然后將顏料濃縮漿加至清漆基或白色基涂料中： 將每一種顏料濃縮漿加到(用高速分散機(jī)，不用手工)基于所有相關(guān)基料的清漆中。顏料漿的添加數(shù)量應(yīng)使顏料在配方中具有以下含量：二氧化鈦為20%;其它無機(jī)顏料為8%;有機(jī)顏料為4%及碳黑為2%。由于硝基漆具有較低的顏料含量，所以在硝基漆中顏料濃縮漿的用量也較低。對(duì)于硝基漆顏料含量如下：鈦白粉12%;無機(jī)顏料4%;有機(jī)顏料2%;炭黑1%。將涂料淋涂(對(duì)噴涂施工涂料)或刮涂(對(duì)其它施工涂料)在玻璃板或聚酯膜上。然后按以下測(cè)試： 用肉眼評(píng)價(jià)絮凝，光澤，霧影，透明度和起粒傾向。為了獲得對(duì)光澤，霧影的定量結(jié)果，可用適宜的儀器進(jìn)行測(cè)量(光澤和霧影儀)。如再能測(cè)量著色力和色相，則評(píng)價(jià)就更全面了。
為進(jìn)一步測(cè)試，還應(yīng)將每一種顏料濃縮漿與各種配漆基料的白色涂料(20%二氧化鈦)進(jìn)行混合。對(duì)碳黑來說，將0.5份(以重量計(jì))顏料漿與29.5份白色涂料混合，對(duì)所有其它顏料濃縮漿來說，將其2份加至28份白色基中。此樣品應(yīng)用油漆振蕩器混合(5分鐘)。將此涂料涂在玻璃或聚酯膜上之后(淋涂或刮涂)進(jìn)行指擦試驗(yàn)。
對(duì)已指擦和未指擦表面之間的色差進(jìn)行肉眼評(píng)價(jià)，但也可用顏色測(cè)量?jī)x器(例如，測(cè)色儀)來測(cè)定色差(△E)。只有在有光系統(tǒng)獲得合適的結(jié)果后，才在平光系統(tǒng)進(jìn)行顏料濃縮漿的評(píng)定。 所有的測(cè)試應(yīng)在40℃(水性系統(tǒng))或50℃(溶劑型系統(tǒng))貯存一周和四周后再行重復(fù)。
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此文關(guān)鍵字：色漿,有機(jī)色漿,無機(jī)色漿,油性色漿,水性色漿
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