分散
油漆性能好壞的關(guān)鍵是顏料要有良好的潤(rùn)濕和分散,防止顏料聚集。潤(rùn)濕的過程就是使?jié)櫇裰鷦┌伭媳砻,使其與空氣和水分分開。這個(gè)過程可以通過斥電子或空間位阻機(jī)理來完成。
使用離子型表面活性劑,可以使陽離子或陰離子吸附到顏料表面,當(dāng)極性化了的顏料粒子碰到一塊時(shí),會(huì)互相排斥,從而使顏料分散系統(tǒng)穩(wěn)定。
用來加強(qiáng)空間位阻的穩(wěn)定劑應(yīng)該是可以將其整結(jié)構(gòu)附著在顏料表面,形成一個(gè)防止顏料片聚集的吸附層。這類穩(wěn)定劑包括有聚合分散劑、非離子型表面活性劑和聚合樹脂。雖然有的時(shí)候,單獨(dú)使用聚合樹脂并不足以充分潤(rùn)濕顏料,但它們可以與油漆系統(tǒng)中的樹脂交聯(lián),將顏料片很好的包埋在油漆系統(tǒng)里,使得油漆的整個(gè)生命期有最佳的性能表現(xiàn);谶@一點(diǎn)我們還是愿意選擇聚合樹脂。在油性系統(tǒng)里,大多選用空間位阻的潤(rùn)濕機(jī)理;而在水性系統(tǒng)里,斥電子和空間位阻都會(huì)用到。
珠光顏料可以用普通的攪拌器分散,跟金屬粉相似。正確的攪拌方法應(yīng)該是:將珠光粉加到一個(gè)正在用低剪切力、軸流式攪拌器攪拌著的載體中。顏料不可以一次全部倒入,應(yīng)漸次倒入。當(dāng)先加入的部分已充分潤(rùn)濕時(shí),即可繼續(xù)添加,直至全部潤(rùn)濕。最后還要繼續(xù)攪拌15分鐘,使顏料得到更好的分散。
可以用軸向旋轉(zhuǎn)的齒型攪拌器(Cowles式)混合,顏料的用量應(yīng)低于25%,速度應(yīng)不超過2000ft/分。在攪拌過程中,攪拌漿的高度民主應(yīng)作不同的改變,以防止在攪拌漿正下方的死角攪拌不勻。
除了以上的方法外,還可以先將顏料在相容的溶劑中潤(rùn)濕,再將它加入到載體中去;或者是先將顏料加入到一部分載體中形成濃縮液,再將它與剩余的載體混合均勻。
為了避免顏料片碎裂,或金屬氧化物從云母片表層脫落,應(yīng)盡量避免使用高剪切力的攪拌器,如球磨機(jī)等。通常,珠光顏料應(yīng)在其他成分完全混合均勻以后再加入。
顏料的不完全分散會(huì)導(dǎo)致油漆顏色牢固度減低、流變性差、外觀有差異、性能差等毛病。油漆里的顏料分散可以直接的用顯微鏡來鑒定,或者是通過測(cè)定珠光顏料的沉降速度及沉淀體積來鑒定。
使用顯微鏡,可以直接的檢測(cè)顏料晶片是否聚集成團(tuán)。通常油漆中顏料的濃度回提高,而妨礙我們準(zhǔn)確的觀測(cè)其分散度,所以觀測(cè)前必須先在油漆中加入清漆或溶劑來降低顏料的濃度,但這樣做會(huì)改變油漆系統(tǒng),使顏料X凝或分離,導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。
用沉降法測(cè)定,則可以直接用待測(cè)油漆或經(jīng)改性但不含流變改性劑的待測(cè)油漆來測(cè)定。靜置幾天之后,慢沉降或不完全沉降以及最少的沉降體積均表示良好的分散程度。鑒定時(shí)還應(yīng)考慮到包裝的軟硬度,因其與再分散有關(guān)。
放沉淀
正如其他無機(jī)顏料一樣,珠光顏料因其比重大于載體的比重,故此會(huì)沉淀在包裝罐底。在存儲(chǔ)過程中,珠光顏料晶片會(huì)一個(gè)挨一個(gè)地平躺,緊密地排在一起,把晶片間的載體擠出去。因?yàn)轭伭暇加泄饣谋砻,所以它們可以很緊密的接觸及貼合,很難再次分散。
人們都不希望在油漆成品中出現(xiàn)顏料沉淀現(xiàn)象,那樣會(huì)導(dǎo)致顏色遷移、顏色牢固度差及品質(zhì)差。
有兩個(gè)方法可以減少顏料在油漆系統(tǒng)中的沉淀:
1. 如前所述,通過良好的潤(rùn)濕和分散來防止顏料聚集;
2. 使顏料很好的懸浮在載體中。
載體中的懸浮力
良好的懸浮就是讓顏料晶片獨(dú)立在載體中,提供更多的阻力防止顏料沉淀。
提高油漆的粘度無疑是最容易的一個(gè)防沉方法。不過粘度受應(yīng)用工藝要求的限制,可調(diào)整的范圍不大,而且提高粘度對(duì)長(zhǎng)期儲(chǔ)存在硬包裝里的油漆的防沉作用不大。
另一個(gè)防沉方法是在載體中假如一些特殊助劑(防沉劑或觸變膠),如煙硅膠或有機(jī)粘土等,在體系中建立一個(gè)三維結(jié)構(gòu)網(wǎng),通過氫鍵做骨架連結(jié)載體、顏料及助劑本身,增加顏料和載體之間的締合作用,減低沉淀傾向。另外,黏土或硅膠粒子還會(huì)在顏料晶片之間形成一個(gè)栔形結(jié)構(gòu),從而組織晶片與晶片之間形成緊密的聚集,這樣,顏料就會(huì)很快又很容易被分散在載體中。
以上助劑的功效如何取決于溶劑和樹脂的類型。不同的系統(tǒng)可選用不同的助劑。通常在潤(rùn)濕分散步驟就應(yīng)加入這些助劑,以達(dá)到最佳效果。但是某些黏土和硅膠需要經(jīng)過高剪力或加熱處理,那就必須先進(jìn)行這個(gè)預(yù)研磨操作,再加到珠光顏料中去。請(qǐng)一定要嚴(yán)格按產(chǎn)品說明書來進(jìn)行操作。
使用過量的硅膠或黏土?xí)䴗p低油漆的透明度。如果是用在面漆的話,還會(huì)降低DOI(影像清晰度)和光澤度。特別是這些助劑沒有正確分散好的話,這種負(fù)面影響就更突出了。它們還會(huì)減弱涂層的防潮性,所以應(yīng)通過試驗(yàn)來決定其使用量,盡量控制在最小用量范圍內(nèi)。
可以將防沉劑與聚合劑結(jié)合使用。聚合分散劑與顏料表面偶聯(lián),而防沉劑提供氫鍵做骨架,分散劑的分子結(jié)構(gòu)比顏料有更多的位置與氫鍵結(jié)合,增強(qiáng)了顏料的防沉能力。
另一類型的助劑通過范德華力與載體相互作用而形成三維膠體結(jié)構(gòu)來取代氫鍵。這類助劑就是經(jīng)過特殊有機(jī)處理的超細(xì)碳酸鈣。典型的產(chǎn)品有Lubrizol公司的Ircogel905,使用Ircogel905有一個(gè)好處就是可以在油漆生產(chǎn)過程中任何一個(gè)步驟加入此助劑。
在高固含量的OEM油漆里Ircogel905與硅膠結(jié)合使用,對(duì)珠光顏料有特別好的防沉作用。因?yàn)楣枘z與Ircogel905形成了相互作用力、氫鍵和范德華力,它們各自起左右,有相互相承,從而得到很好的防沉效果。