颜料在涂料中的应用

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1、颜料与涂料之颜料在涂料中的应用颜料与涂料之颜料在涂料中的应用 颜料的应用非常广泛，如涂料、塑料、橡胶、纺织、陶瓷、美术水泥着色等，颜料的新用途也不断地扩展，如化妆品、磁 带、食品、粘合剂、静电复印等。 正确地选择适合于某种用途的颜料品种是颜料应用工业的重要课题。对颜料品种的选择应在充分了解颜料性能特点的基础 上，扬长避短，进行全面的考虑。既要考虑颜料应用后所起的作用，又要考虑到经济合理性。 颜料在涂料中是主要原材料，颜料常赋予涂料一定的色彩。涂料中所用的颜料以无机颜料为主，其中钛白占首位，其次为 氧化铁红、铬黄、立德粉等品种。涂料也用一部分耐候性良好的有机颜料品种，特别是红色颜料和蓝色颜料。

2、涂料对颜料的要求随涂料的品种与使用要求的不同而变化，一种优良的涂料用颜料应具备以下各种性能。 1. 良好的分散性良好的分散性 在制造涂料时希望颜料能很好地分散到涂料基料中，并能达到良好的细度。涂料的参数指标中均列有细度指标，如要求小 于 15 m。颜料在研磨时就要求能较快地达到所要求的细度指标。 有些颜料比较难分散，如炭黑，铁蓝等。将难分散的颜料与易分散的颜料在同一类型的研磨设备中研磨，就可以对比出达 到要求细度所需要的研磨时间存在差别，难分散的颜料所需的研磨时间要长很多，消耗的能源也较多。为此，在制造颜料时采 取改善分散性的措施，提高颜料的分散性，可以减少研磨时间并节约能耗。例如制造易分散颜

3、料或色浆等加工颜料，就是针对 提高颜料的分散性而提出来的。 使用具有良好分散性的颜料，涂料的质量也会有所提高，涂料的细度符合标准并较为稳定，颜料不易在贮藏过程中重新聚 集成大颗粒沉底，制成的漆膜较为平滑，耐水性也较好。 2. 优良的耐旋光性及耐候性优良的耐旋光性及耐候性 颜料的耐旋光性参照羊毛褪色标准经人工曝晒后评定，8 级最优，1 级最劣。耐候性在户外曝晒二年以后评定，5 级最优， 1 级最差。 颜料在同白色颜料冲淡之后的耐旋光性和耐候性常有变化，大部分颜料是冲淡之后使用的，有些有机颜料在冲淡之后的耐 候性和耐旋光性有明显的下降趋势。 有机颜料中，有一些耐旋光性特别优秀的颜料品种，如二恶嗪紫

4、、酞菁蓝、酞菁绿，异吲哚啉酮黄、北红、喹丫啶酮红等。 金红石型钛白和经过表面处理的铬黄、钼铬红均有较好的耐候性。 3. 优良的耐热性优良的耐热性 烘漆要求在 80 100甚至 120 130烘干，因此配制烘漆的颜料至少要耐 150才能保证烘干后不变色。一般有机颜料 耐热性不及无机颜料，但是个别品种如酞菁蓝也有较好的耐热性，如要用耐温度较差的颜料、只能选用低温烘漆。 耐高温的彩色颜料则非用无机颜料不可，其中镉红、镉黄、群青、氧化铁红、钛镍黄及金属颜料等有优秀的耐高温性，可 以用于耐高温涂料。 4. 溶剂性溶剂性 无机颜料绝大部分无不耐溶剂的问题。耐溶剂性差的有机颜料在强溶剂体系中要溶解而渗色，特

5、别在含有强溶剂的挥发性 漆中，问题更为突出，因此在选用有机颜料时需要慎重的测试。 5. 耐水性耐水性 耐水性差的颜料用于涂料会影响到涂膜的质量，如抗水性差、颜料的颜色易水渗产生斑点和条痕。水溶解度大的无机颜料 及有机颜料中的盐类颜料通常有此问题，大部分的颜料具有良好的耐水性。 6. 耐酸碱性耐酸碱性 有些颜料不耐酸， 因此不能用于带酸性固化剂的涂料， 制成的涂料也不宜用于接触酸性的环境。 耐酸性优良的品种有钛白、 铁蓝、氧化铬绿、及部分有机颜料。耐酸性差的品种有氧化锌、镉红、镉黄、橘铬黄、钼铬红、群青、碳酸钙及部分有机颜料。 颜料的耐碱性是制造耐碱涂料所必需的特性。如有些车辆经常要用碱性洗涤剂

6、洗涤，耐碱性差的涂料就易变色。耐碱性优 良的品种有氧化锌、立德粉、钛白、橘铬黄、镉红、镉黄、群青等。耐碱性差的颜料有铬黄、铁蓝及部分有机颜料。 7. 耐其它化学品耐其它化学品 有些涂料是用于防腐蚀及耐某一化学品的体系， 所用的颜料也应具备这类耐性。 此外， 有些涂料中用了各种类型的固化剂， 必须使颜料具有耐受各种固化剂的性能，才能使这些涂料色泽稳定而不受影响。 8. 颜料的混用性颜料的混用性 有些颜料相对密度相差太大，在涂料中常出现分层，或在涂膜中出现浮色，一般可采用调整颜料的体积浓度(PVC)或加用 表面活性剂来解决。有些颜料相互易起化学反应，就不宜混用，如耐碱性差的颜料，就不宜同带碱性的颜

7、料混用，反之亦然。 含铅的颜料不宜同含硫的颜料混用。一般来说，铬黄同群青，铅白同硫化汞不易配色。 9. 颜料的毒性颜料的毒性 有些颜料含有重金属，就不宜用于配制玩具漆，例如铅铬黄不能用于玩具漆，因含铅的问题，已被有机黄颜料替代。一般 含铅、汞、镉等的颜料均为有毒颜料。 有机颜料也有重金属最低限量的指标，一般均以 ppm 为单位，此外有些残余的中间体，如酞菁蓝中的多氯联苯、PCB 已 有严格的规定限量。 第一节第一节 颜料在一般涂料中的应用颜料在一般涂料中的应用 一、在建筑涂料中的应用 建筑涂料要求耐碱、抗水、防潮和对不论粗糙或光滑的基层表面均有良好的附着力。用于建筑涂料中的颜料也相应的要求 具

8、有上列特性。户外用的建筑涂料还应有良好的耐候性。所用的白色颜料品种以钛白为主，典型的颜料组成见表 12-1。以上述 颜料组分为基础，可再加着色颜料而得到需要的色彩。 表 12-1 典型的建筑用颜色料组成 组分 含量(%) 溶剂型 乳胶型 钛白(金红石型) 28.6 60.8 碳酸钙 64.3 19.6 白土 14.7 石英粉 7.1 4.9 总计 100.0 100.0 由于交通标志漆常涂布于混凝土或柏油路面上，所以也可以归类于建筑涂料中。这类涂料以白色为主，黄色次之，近年来 兴建高速公路，用量增长很快。由于涂料中的颜料体积浓度常达 50 60%，所以颜料用量很大。主要颜料为钛白、铬黄、炭黑、

9、 氧化锌及填料颜料，典型的交通标志漆的颜料组成见表 12-2。 表 12-2 典型交通标志漆的颜料 组分 含量(%) 白色 黄色 钛白(金红石型) 30 中铬黄 25 碳酸钙 35 50 滑石粉 10 25 云母粉 10 石英粉 15 总计 100 100 二、金属表面用涂料中的应用 1. 汽车漆中的应用汽车漆中的应用 汽车漆包括面漆和底漆。面漆的要求是美观，光亮、无“橘皮” ，经得起长时间的户外雨淋日晒，不变色。面漆的基料已 从硝基漆演变到醇酸漆、胺基醇酸漆和热塑性或热固性的丙烯酸漆，所以颜料又得能忍受固化剂的作用而无不良反应。 汽车面漆用颜料的要求特别严格，代表颜料最高质量的品种，如耐旋光

10、性、耐候性良好的钛白、铬黄及高级有机颜料。因 汽车面漆对光泽度的要求，细度要特别细，并要有良好的耐候性，一般要求至少达到耐候性 4 5 级，以及良好的遮盖力、防 潮能力、耐烘烤性及耐溶剂性。配制金属闪光汽车面漆又需要透明性良好的颜料品种，如有些有机颜料和透明氧化铁，铝粉等。 金属闪光汽车漆系以颜料/铝粉以 90/10、 50/50、 75/25 等比例拼成， 颜料是透明性优良的品种。 浅色漆常以颜料/钛白以 5/95、 2/98 等比例拼成。 2. 卷钢涂料中的应用 卷钢涂料中的应用 卷钢涂料是同钢铁工业配套的涂料。近年来随着预涂钢板越来越普遍，卷钢涂料产量增长很快。由于卷钢涂料有耐腐蚀、 耐

11、化学品、耐粉化、耐热、防火、防潮湿等要求，所以选用颜料也要有相应的要求，如分散性、着色力、遮盖力、耐热性、防 锈阻燃性等。此外，由于部分预涂卷钢用于制作玩具及家用品，对含铅有一定限制，但是工业使用不受此限制。 适合于卷钢涂料的颜料有钛白、氧化锌、锑白、酞菁蓝、酞菁绿、铬黄、钼铬红、氧化铁红、镉红、炭黑、锌黄、锶铬黄、 磷酸锌及金属颜料。 3. 船舶漆中的应用 船舶漆中的应用 船舶漆包括涂底漆、船底漆、船壳漆、防污漆、甲板漆、以及船舶内部的槽等漆、品种繁多。主要的要求是防锈，延长船 舶使用寿命。另外还需要防水，防污漆，防止海生物附着船底，保持船底清洁的功能。所选用的涂料基料为氯化橡胶、环氧树 脂

12、等，常用的颜料以防锈颜料为主，如红丹、锌粉、锌铬黄、锶铬黄、氧化锌、铝粉、氧化铁红、酞菁蓝、钛白，以及防污漆 专用的氧化亚铜、有机锡化合物。 4. 防锈底漆中的应用 防锈底漆中的应用 钢铁的腐蚀每年可达惊人的数字，经济损失重大，以防锈涂料防护钢铁是目前的主要措施。防锈涂料所用的传统颜料是红 丹，纯红丹底漆由于红丹在大气中受雨淋日晒，易同二氧化碳作用生成碱式碳酸铅，漆膜逐步粉化，所以寿命不长，仅 5 8 个月。 目前的红丹底漆配方中都含有红土及滑石粉， 其颜料组成如表 12-3 所示， 使用寿命得到延长， 其中以号配方效果较好。 除了红丹防锈漆以外，尚有碱式铬酸铅、锌黄等防锈漆，以及以锌粉为主的

13、防锈漆。 鉴于以上防锈颜料的某些缺点，利用包核原理而制成的碱式硅铬酸铅应运而生，它具有较低的相对密度、较好的耐候性和 优越的防锈性能，特别是其含铅量只有红丹的一半，可以节约金属铅，所制成的钢铁防锈漆已在 60 年代起陆续用于大的桥梁 工程，并取得了良好的效果。 表 12-3 红丹底漆中颜料的配方 组分 含量(%) I II 红丹 66 75 红土 16 25 滑石粉 18 5. 其它金属表面涂料中的应用其它金属表面涂料中的应用 其它金属指锌、铅、镁、铜、镉、铬、锡。金属表面在涂装之前一般先行表面处理，如磷化处理，再刷一层底漆，底漆的 典型配方如表 12-4 所示。 表 12-4 典型的金属底漆

14、配方 颜料组分 重量(%) 基料组分 重量(%) 四盐基锌黄 8.6 聚乙烯醇缩丁醛 9.0 滑石粉 1.3 正丁醇 22.0 炭黑 0.1 乙醇 59 用时以 4 体积的底漆加入 1 体积的磷酸乙醇溶液，溶液组成为 18%磷酸(85%浓度)、16.1%水、65.9 乙醇或异丙醇(99%)。 其它底漆有用锌粉/氧化锌颜料、金属铝粉、铅酸钙作为防锈颜料。 由于铝、 镁金属及其合金处理如用含铝颜料会要引起电化学反应而造成腐蚀， 因此这类金属的底漆用的颜料多数是锌铬黄。 三、一般民用涂料及木材用漆中的应用 这类涂料的消费市场较大，所用颜料的品种有白色颜料，如钛白、氧化锌立德粉等以及着色颜料。涂料有油

15、性的也有水性。 今后趋向于采用超微粉的填料，粒径 1.0 m 的填料可在涂料中替代部分钛白，使钛白的颗粒(0.2 0.3 m)得以分离，从 而在颗粒之间起到间隔作用，部分替代后并不使白漆的遮盖力降低很多。此外对提高涂料的质量也起到明显的效果。 第二节第二节 颜料在特种涂料中的应用颜料在特种涂料中的应用 一、电泳漆中的应用 电泳漆的施工由于操作环境清洁、劳动保护好、节约劳动力、涂层的质量好等优点，虽然一次性投资大，但已为涂装等工 业所接受。电泳漆对颜料有比较特殊的要求。 1. 颜料的粒径 颜料的粒径 颜料的粒径应小于 10 m。小粒径的颜料可以制得较厚的漆膜，具有较高的泳透力。相对密度大的颜料更

16、要求有较小的粒 径，并且粒径分布要求在较小范围之内。 2. 颜料的沉底特性 颜料的沉底特性 电泳槽中的含固体分在 10%左右，颜料容易沉底，因此须不断将槽中的漆料打循环以保持均匀状态。有些相对密度较大的 颜料，如碱式硅铬酸铅和铬酸锶，及较难分散的颜料就容易产生沉底。调整颜基比可以减少沉底的倾向，如颜料和基料的比例 一般不能大于 2:1。在电泳漆配方中加入一些白土或 0.75%的乙氧基脂肪胺及非离子型表面活性剂可以改进产生沉底的弊病。 3. 颜料的水溶性盐含量 颜料的水溶性盐含量 可溶性钡、钙、锌盐容易同水溶性树脂反应，而引起粘度上升，影响槽内漆内漆料的稳定性，所以对颜料的水溶盐含量应 符合规定。 4. 颜料对碱性介质的稳定性 颜料对碱性介质的稳定性 电泳槽中的物料 pH 值在 7.5 9.0 之间，颜料中如含有残余酸就易在碱性介质中被中和，往往对电泳槽物料的稳定性产生 有害的影响。此外有些颜料会同碱性物质起反应，在选用