涂料生產(chǎn)和色漆的制備培訓教材課件

第5章涂料生產(chǎn)和色漆的制備樹脂（成膜物）+溶劑＝漆料；漆料+助劑＝清漆；清漆+顏料＝色漆；第5章涂料生產(chǎn)和色漆的制備樹脂（成膜物）+溶劑＝漆料15.1涂料的生產(chǎn)概述漆料制備——化學合成、溶解、煉制；顏料分散——潤濕、研磨、穩(wěn)定；色漆配制——添加助劑、混合完成。5.1涂料的生產(chǎn)概述漆料制備——化學合成、溶解、2漆料生產(chǎn)直接作為漆料：醇酸樹脂、乳膠乳液等。需要溶解：環(huán)氧樹脂、硝基纖維素等。需要煉制：酯膠漆料、酚醛樹脂漆料等。漆料生產(chǎn)3醇酸樹脂生產(chǎn)醇解、酯化加溶劑稀釋脫水醇酸樹脂生產(chǎn)醇解、酯化加溶劑稀釋脫水4氨基樹脂生產(chǎn)氨基樹脂生產(chǎn)5

反應(yīng)釜

標準釜式反應(yīng)器

錐底釜式反應(yīng)器

反應(yīng)釜標準釜式反應(yīng)器錐底釜式6色漆配方設(shè)計程序顏料用量：依據(jù)漆膜的光澤和顏料的CPVC確定；計算顏料的PVC：散光遮蓋的最佳PVC：顏料粒子的空隙等于可見光的半倍波長。確定工藝：研磨、分散、混合等。色漆配方設(shè)計程序顏料用量：依據(jù)漆膜的光澤和顏料的CPVC確定7白色酯膠磁漆的配方計算實例：鈦白粉顏料體積=221×0.32=70.72輕重碳酸鈣顏料體積=44×0.373=16.41顏料總體積=70.72+16.41=87.13涂料的PVC=87.13/（87.13+337.42）=20.52%白色酯膠磁漆的配方計算實例：鈦白粉顏料體積=221×0.328示例：常見色漆的PVC注意防銹顏料示例：常見色漆的PVC注意防銹顏料9白色磁漆配方實例成膜物顏料催干助劑溶劑白色磁漆配方實例成膜物顏料催干助劑溶劑10配方設(shè)計需要考慮的問題涂料的使用環(huán)境：戶外、室內(nèi)；

干燥環(huán)境、潮濕環(huán)境；

溫暖氣候、溫差變化較大的氣候；被涂物種類：木器（是否防水）、金屬（需要防腐）。被涂物加工性能：是否金屬加工。被涂物外觀要求：光澤、顏色（透明性）成本：市場可接受程度。配方設(shè)計需要考慮的問題涂料的使用環(huán)境：戶外、室內(nèi)；11

配方設(shè)計內(nèi)容成膜物的結(jié)構(gòu)：硬度、柔軟性、干燥速度顏料PVC：漆膜外觀要求、力學性能要求溶劑選擇和固體物含量：涂料施工粘度要求涂料生產(chǎn)工藝確定：漆料合成、顏料分散研磨、配漆配方設(shè)計內(nèi)容成膜物的結(jié)構(gòu)：硬度、柔軟性、干燥速度125.2顏料分散及穩(wěn)定根據(jù)德國標準協(xié)會（German

Standard

Organization）命名法，認為顏料顆粒狀態(tài)可分為：原生顆粒（原始形態(tài)）、凝聚體和團聚體。一般商品顏料顆粒是指比團聚體還大的粒子，粒徑在250μm至750μm（相當于通過60至200目篩）。色漆最終性能的好壞很大程度上取決于顏料均勻分散，持久穩(wěn)定、無凝聚、無沉降的效果。5.2顏料分散及穩(wěn)定根據(jù)德國標準協(xié)會（G13顏料形態(tài)原生顆粒（原始形態(tài)）凝聚體團聚體5nm~1μm100μm250~750μm顏料形態(tài)原生顆粒（原始形態(tài)）凝聚體團聚體5nm~1μm10014

一、顏料的分散過程顏料的分散過程分為相互影響、相互制約的三個過程潤濕、研磨與分散（分離）、穩(wěn)定一、顏料的分散過程顏料的分散過程分為相互影響15

潤濕的效果和速度取決于顏漆料的表面張力差與漆料的黏度。漆料的表面張力與黏度越小越容易潤濕。1、潤濕潤濕的效果和速度取決于顏漆料的表面張力差162、研磨與分散（分離）將顏料原生顆粒從團聚體分里開來的過程，該分離過程是通過施加在顏料上的剪切力或撞擊力來實現(xiàn)的。2、研磨與分散（分離）將顏料原生顆粒從團聚體分里開來的過程，17提高剪切力可通過提高體系黏度和剪切速率來實現(xiàn)，在涂料工業(yè)上常用提高體系的內(nèi)相黏度來提高剪切力。內(nèi)相粘度來源于顏料。

τ=Dη剪切力剪切速率：決定于設(shè)備內(nèi)相粘度：決定于顏料分散提高剪切力可通過提高體系黏度和剪切速率來實現(xiàn)，在涂18

潤濕過程需低黏度，分散過程需高黏度，如何平衡他們的要求。由門尼公式：

在體系中多加顏料少加成膜物來平衡潤濕與分散對黏度的要求。潤濕過程需低黏度，分散過程需高黏度，如何平衡他19

3、穩(wěn)定

顏料經(jīng)分散細分后，粒徑減小，表面積增大，顏料表面自由能也增加，造成細化的顏料不穩(wěn)定性。當機械研磨能去除以后，顏料粒子會再凝集起來。為此需要對分散后的顏料進行穩(wěn)定。

3、穩(wěn)定顏料經(jīng)分散細20所謂的穩(wěn)定就是使顏料顆粒處于準穩(wěn)定態(tài)，即使顏料團聚體經(jīng)分散、潤濕后獲得的粒徑和粒徑分布應(yīng)該在涂料規(guī)定的儲存期內(nèi)保持不變。

所謂的穩(wěn)定就是使顏料顆粒處于準穩(wěn)定態(tài)，即使顏料21

穩(wěn)定化是提高分散效率的關(guān)鍵之一，它要求潤濕速度要大于或等于分散速度。如果小于分散速度，那就是部分已分離的初級粒子又聚集了，還需要再次分離，從而降低了研磨效率，延長了研磨時間。

穩(wěn)定化是提高分散效率的關(guān)鍵之一，它要求潤濕速22（1）電荷穩(wěn)定（水分散體系如：乳膠漆）：

使粒子表面帶電，形成雙電層，相互排斥，減少碰撞。穩(wěn)定的類型（1）電荷穩(wěn)定（水分散體系如：乳膠漆）：穩(wěn)定的類型23（2）立體保護穩(wěn)定（熵排斥）

電荷排斥機理在水性分散體系中比較重要，含鈣和鋅離子的肥皂能作為有效的顏料分散劑，通過金屬離子吸附在顏料表面，使其表面帶有離子電荷以達到穩(wěn)定的分散體系。然而，大多數(shù)情況下，在有機分散體系中熵排斥是更加重要的穩(wěn)定機理。

（2）立體保護穩(wěn)定（熵排斥）24熵排斥

形成較厚的吸附層，相互排斥。吸附層厚度達到8～9nm以上。只有溶劑存在時，吸附層太薄，可以添加表面活性劑可以增加厚度，但是單純使用表面活性劑(SAA:surfaceactiveagent)容易脫落，再添加聚合物使其形成厚度達50nm的吸附層，起到保護作用。熵排斥形成較厚的吸25

二、顏料分散體的穩(wěn)定機理

顏料分散體不穩(wěn)定的現(xiàn)象:

沉降、絮凝、粘度升高1、

顏料的沉降

沉降：是指在某種力場（重力、離心力）中利用分散相與連續(xù)相之間的密度差異使之發(fā)生相對運動實現(xiàn)分離的過程。

二、顏料分散體的穩(wěn)定機理顏料分散26相關(guān)知識：沉降的利用沉降是化工分離工程中分離非均相混合物常用的一種方法。（1）收集分散物質(zhì)（2）凈化分散介質(zhì)（3）環(huán)境保護相關(guān)知識：沉降的利用沉降是化工分離工程中27

沉降對涂料的儲存、壽命是不利的，顏料在涂料中的沉降主要是重力沉降。可以利用斯托克斯沉降速度公式解釋涂料中的顏料沉降現(xiàn)象。從式中可看出：r（粒子半徑）↓，η↑，（ρ1-ρ2

）↓v↓粒子表面吸附低聚物和SAA，r增加，ρ1也減少。增加介質(zhì)的黏度如添加觸變劑和增稠劑沉降對涂料的儲存、壽命是不利的，顏料在28

2、顏料的絮凝絮凝會嚴重影響涂料的性能：（1）降低遮蓋力。（2）降低CPVC值，從而影響涂料的機械性能。（3）影響涂料的光澤。（4）絮凝會增加涂料的黏度，不利于流平。顏料顆粒間存在兩種作用力：一是吸引作用(范德華力）；二是排斥力，當吸引力大于排斥力時，則顆粒發(fā)生絮凝或聚集。2、顏料的絮凝絮凝會嚴重影響涂料的性能：29粒子數(shù)半衰期：粒子數(shù)減半需要的時間式中k是常數(shù)，T是溫度，n0是初始粒子數(shù)。由顏料粒子的半衰期公式可見：η↑，t1/2↑，但是單提高黏度不足以穩(wěn)定涂料。能否使顏料顆粒穩(wěn)定關(guān)鍵是如何提高顏料顆粒間的斥力。增加雙電層厚度，使粒子排斥力大，不讓高能粒子碰撞進入吸引區(qū)。粒子數(shù)半衰期：粒子數(shù)減半需要的時間式中k是常數(shù)，T是溫度，n30

立體保護作用中，吸附層越厚，分散體系越穩(wěn)定，所吸附的聚合物的結(jié)構(gòu)對立體保護效果有重要的影響。（1）分子量愈大，吸附層愈厚。（2）聚合物中的極性基團不要連續(xù)排列，而要有一定的間隔。如：高醇解度聚乙烯醇平鋪在粒子表面，吸附層較薄。立體保護作用中，吸附層越厚，分散體系越31（3）溶劑：選擇不良溶劑，吸附聚合物密度高，吸附量大，穩(wěn)定性好。（3）溶劑：選擇不良溶劑，吸附聚合物密度高，吸32

3、貯存時黏度的上升針對顏料顆粒的“返粗”，在色漆的制備中必須采取“后穩(wěn)定化”措施。（1）低分子聚合物聚集，高分子脫附，使介質(zhì)粘度升高。（2）酸堿顏料的化學反應(yīng)，導致凝膠。（3）金屬顏料與酸反應(yīng)導致凝膠。（4）多聚磷酸鹽水解，失去螯合作用。3、貯存時黏度的上升針對顏料顆粒的33

4、表面活性劑的作用（1）潤濕作用：降低介質(zhì)表面張力。（2）穩(wěn)定作用：產(chǎn)生吸附雙電層，陰離子和非離子活性劑配合形成的雙電層更加穩(wěn)定。（3）擠水顏料：直接將濕研磨的顏料加入油溶劑中，用表面活性劑處理使顏料進入油相。4、表面活性劑的作用（1）潤濕作用：降低介質(zhì)表面張力。34三、聚合物的保護作用與丹尼爾流動點分析：（1）聚合物濃度低，沒有足夠的保護作用，吸附層薄。聚合物濃度高，低聚物吸附占有顏料表面，吸附層更薄。選擇合適的聚合物濃度。（2）粘度：增加體系粘度，剪切力大，有利于顏料分散。但顏料量多，外相粘度高，設(shè)備負荷大，而且聚合物濃度小不利于保護作用；顏料少，剪切力小，分散效果不好。（3）如何決定聚合物濃度和顏料量：丹尼爾點。三、聚合物的保護作用與丹尼爾流動點分析：35V-研磨漿中顏料體積分數(shù)；U-終極顏料體積分數(shù)；V-研磨漿中顏料體積分數(shù)；36丹尼爾流動點

配制一系列不同濃度的成膜物溶液，取一定的顏料，然后滴加配好的溶液，同時進行研磨，達到同一規(guī)定的黏度，測出該黏度下溶液與顏料體積之比值做圖，所得曲線的最低點為丹尼爾點，該點的濃度為最佳樹脂濃度。丹尼爾流動點37

在丹尼爾點的右側(cè)，溶劑含量少，樹脂濃度高，粘度大不利于潤濕和分散；在該點的左側(cè)，雖然外相黏度降低了，但聚合物吸附的少，容易發(fā)生絮凝。等粘度曲線最佳濃度點在丹尼爾點的右側(cè)，溶劑含量少，樹脂濃度高，粘度大不利于38

丹尼爾點測定中不出現(xiàn)最低點原因可能是該聚合物和溶劑的組合對該顏料不能獲得穩(wěn)定的顏料分散體系。解決的方案：（1）改變?nèi)軇海?）改變聚合物：增加分子質(zhì)量或增加極性基團。（3）添加穩(wěn)定劑（分散劑）：DC分散劑等。其它方法：（1）塑性流變儀；（2）RedDevil振動器法；（3）迫近法丹尼爾點測定中不出現(xiàn)最低點原因39

5.3顏料的分散設(shè)備和工藝顏料要實現(xiàn)較好的分散必須選擇合適的分散設(shè)備并配以合適的研磨料黏度。利用研磨設(shè)備進行分散時，顏料聚集體的分離主要取決于三個因素：有效的分離區(qū)，作用于聚集體上的能量及研磨時間。

5.3顏料的分散設(shè)備和工藝顏料要40常用涂料分散設(shè)備1

、三輥機三輥機是典型的利用剪切力作用來分散顏料的，利用三輥機時要注意①溶劑應(yīng)為低揮發(fā)性的②冷卻降溫③在研磨料配方上應(yīng)考慮黏度受熱而下降。常用涂料分散設(shè)備1、三輥機41三輥機運轉(zhuǎn)示意圖三輥機運轉(zhuǎn)示意圖42涂料生產(chǎn)和色漆的制備培訓教材課件432、球磨機球磨機利用剪切力和撞擊力來實現(xiàn)分離。2、球磨機球磨機利用剪切力和撞擊力來實現(xiàn)分離。44涂料生產(chǎn)和色漆的制備培訓教材課件45涂料生產(chǎn)和色漆的制備培訓教材課件46

3、砂磨機3、砂磨機47涂料生產(chǎn)和色漆的制備培訓教材課件484、高速盤式分散機4、高速盤式分散機49涂料生產(chǎn)和色漆的制備培訓教材課件50工作原理工作原理51

5.4色漆的制備組成：成膜材料（基料）、溶劑、顏料、助劑?；希恨D(zhuǎn)化型：油脂、油基樹脂、醇酸樹脂、氨基樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、熱固性丙烯酸樹脂。非轉(zhuǎn)化型：纖維素改性聚合物、氯化橡膠、乙烯樹脂、丙烯酸酯類。5.4色漆的制備組成：成膜材料（基料）、溶52色漆的制備步驟球磨（分散）調(diào)稀調(diào)漆色漆的制備步驟球磨（分散）調(diào)稀調(diào)漆53

研磨終點的判斷及注意問題

(1)細度扳測定法涂料細度測定法GB/T1724-1979研磨終點的判斷及注意問題54

測定方法：

1.將符合產(chǎn)品試樣，取出數(shù)滴，滴入溝槽最深部位，即刻度值最大部位。

2.以雙手持刮刀，橫置于刻度值最大部位(在試樣邊緣處)使刮刀與刮板表面垂直接觸。在3秒鐘內(nèi)，將刮刀由最大刻度部位向刻度最小部位拉過。

3.立即(不得超過5秒鐘)使視線與溝槽平面成15°～30°角，對光觀察溝槽中斷痕處，并記下相應(yīng)的刻度值。

測定方法：55（2）通過遮蓋力和著色強度來反映（3）調(diào)稀中的問題：用純?nèi)軇┤菀桩a(chǎn)生絮聚。（4）配色工序：使用計算機配色調(diào)制。（2）通過遮蓋力和著色強度來反映（3）調(diào)稀中的問題：用純?nèi)軇?6附：液體及涂膜的一般性能檢測標準

1、涂料的分類與命名

GB-T2705-1992涂料產(chǎn)品分類命名和型號

2、液體涂料的黏度

GB-T1723-1993涂料粘度測定法

GB-T9269-1988建筑涂料粘度的測定斯托默粘度計法

3、貯存穩(wěn)定性

GB-T6753.3-1986涂料貯存穩(wěn)定性試驗方法

附：液體及涂膜的一般性能檢測標準1、涂料的分類與命名57

4、遮蓋力

GB/T1726-1979(1989)涂料遮蓋力測定法

5、干燥時間

GB/T1733-1993漆膜干燥時間的測定法

6、漆膜厚度

GB/T1764-1979漆膜厚度測定法

7、漆膜硬度

GB-T6739-1996涂膜硬度鉛筆測定法

GB/T1730-93擺桿阻尼漆膜硬度測定法

GB/T9279-88克利曼硬度法

GB-T9286-1998色漆和清漆漆膜的劃格試驗

8、漆膜耐沖擊性

GB-T1732-1993漆膜耐沖擊測定法4、遮蓋力58

9、漆膜的柔韌性

GB-T1731-1993漆膜柔韌性測定法

10、涂層附著力GB-T5210-1985涂層附著力的測定法拉開法

11、漆膜耐磨性

GB/T1769—1979漆膜耐磨性測定法

12、色漆流掛性的測定GB-T9264-1988色漆流掛性的測定

13、光澤GB/T1743-1979(1989)漆膜光澤度測定法

9、漆膜的柔韌性59

14、漆膜耐腐蝕性與耐候性的測定GB-T1733-1993漆膜耐水性測定法GB-T1865-1997色漆和清漆人工氣候老化和人工輻射暴露GB-T1766-1995色漆和清漆涂層老化的評級方法GB/T1771-1991色漆和清漆耐中性鹽霧性能的測定GB-T9780-1988建筑涂料涂層耐沾污性試驗方法GB-T10834-1989船舶漆耐鹽水性的測定鹽水和熱鹽水浸泡法

60第5章涂料生產(chǎn)和色漆的制備樹脂（成膜物）+溶劑＝漆料；漆料+助劑＝清漆；清漆+顏料＝色漆；第5章涂料生產(chǎn)和色漆的制備樹脂（成膜物）+溶劑＝漆料615.1涂料的生產(chǎn)概述漆料制備——化學合成、溶解、煉制；顏料分散——潤濕、研磨、穩(wěn)定；色漆配制——添加助劑、混合完成。5.1涂料的生產(chǎn)概述漆料制備——化學合成、溶解、62漆料生產(chǎn)直接作為漆料：醇酸樹脂、乳膠乳液等。需要溶解：環(huán)氧樹脂、硝基纖維素等。需要煉制：酯膠漆料、酚醛樹脂漆料等。漆料生產(chǎn)63醇酸樹脂生產(chǎn)醇解、酯化加溶劑稀釋脫水醇酸樹脂生產(chǎn)醇解、酯化加溶劑稀釋脫水64氨基樹脂生產(chǎn)氨基樹脂生產(chǎn)65

反應(yīng)釜

標準釜式反應(yīng)器

錐底釜式反應(yīng)器

反應(yīng)釜標準釜式反應(yīng)器錐底釜式66色漆配方設(shè)計程序顏料用量：依據(jù)漆膜的光澤和顏料的CPVC確定；計算顏料的PVC：散光遮蓋的最佳PVC：顏料粒子的空隙等于可見光的半倍波長。確定工藝：研磨、分散、混合等。色漆配方設(shè)計程序顏料用量：依據(jù)漆膜的光澤和顏料的CPVC確定67白色酯膠磁漆的配方計算實例：鈦白粉顏料體積=221×0.32=70.72輕重碳酸鈣顏料體積=44×0.373=16.41顏料總體積=70.72+16.41=87.13涂料的PVC=87.13/（87.13+337.42）=20.52%白色酯膠磁漆的配方計算實例：鈦白粉顏料體積=221×0.3268示例：常見色漆的PVC注意防銹顏料示例：常見色漆的PVC注意防銹顏料69白色磁漆配方實例成膜物顏料催干助劑溶劑白色磁漆配方實例成膜物顏料催干助劑溶劑70配方設(shè)計需要考慮的問題涂料的使用環(huán)境：戶外、室內(nèi)；

干燥環(huán)境、潮濕環(huán)境；

溫暖氣候、溫差變化較大的氣候；被涂物種類：木器（是否防水）、金屬（需要防腐）。被涂物加工性能：是否金屬加工。被涂物外觀要求：光澤、顏色（透明性）成本：市場可接受程度。配方設(shè)計需要考慮的問題涂料的使用環(huán)境：戶外、室內(nèi)；71

配方設(shè)計內(nèi)容成膜物的結(jié)構(gòu)：硬度、柔軟性、干燥速度顏料PVC：漆膜外觀要求、力學性能要求溶劑選擇和固體物含量：涂料施工粘度要求涂料生產(chǎn)工藝確定：漆料合成、顏料分散研磨、配漆配方設(shè)計內(nèi)容成膜物的結(jié)構(gòu)：硬度、柔軟性、干燥速度725.2顏料分散及穩(wěn)定根據(jù)德國標準協(xié)會（German

Standard

Organization）命名法，認為顏料顆粒狀態(tài)可分為：原生顆粒（原始形態(tài)）、凝聚體和團聚體。一般商品顏料顆粒是指比團聚體還大的粒子，粒徑在250μm至750μm（相當于通過60至200目篩）。色漆最終性能的好壞很大程度上取決于顏料均勻分散，持久穩(wěn)定、無凝聚、無沉降的效果。5.2顏料分散及穩(wěn)定根據(jù)德國標準協(xié)會（G73顏料形態(tài)原生顆粒（原始形態(tài)）凝聚體團聚體5nm~1μm100μm250~750μm顏料形態(tài)原生顆粒（原始形態(tài)）凝聚體團聚體5nm~1μm10074

一、顏料的分散過程顏料的分散過程分為相互影響、相互制約的三個過程潤濕、研磨與分散（分離）、穩(wěn)定一、顏料的分散過程顏料的分散過程分為相互影響75

潤濕的效果和速度取決于顏漆料的表面張力差與漆料的黏度。漆料的表面張力與黏度越小越容易潤濕。1、潤濕潤濕的效果和速度取決于顏漆料的表面張力差762、研磨與分散（分離）將顏料原生顆粒從團聚體分里開來的過程，該分離過程是通過施加在顏料上的剪切力或撞擊力來實現(xiàn)的。2、研磨與分散（分離）將顏料原生顆粒從團聚體分里開來的過程，77提高剪切力可通過提高體系黏度和剪切速率來實現(xiàn)，在涂料工業(yè)上常用提高體系的內(nèi)相黏度來提高剪切力。內(nèi)相粘度來源于顏料。

τ=Dη剪切力剪切速率：決定于設(shè)備內(nèi)相粘度：決定于顏料分散提高剪切力可通過提高體系黏度和剪切速率來實現(xiàn)，在涂78

潤濕過程需低黏度，分散過程需高黏度，如何平衡他們的要求。由門尼公式：

在體系中多加顏料少加成膜物來平衡潤濕與分散對黏度的要求。潤濕過程需低黏度，分散過程需高黏度，如何平衡他79

3、穩(wěn)定

顏料經(jīng)分散細分后，粒徑減小，表面積增大，顏料表面自由能也增加，造成細化的顏料不穩(wěn)定性。當機械研磨能去除以后，顏料粒子會再凝集起來。為此需要對分散后的顏料進行穩(wěn)定。

3、穩(wěn)定顏料經(jīng)分散細80所謂的穩(wěn)定就是使顏料顆粒處于準穩(wěn)定態(tài)，即使顏料團聚體經(jīng)分散、潤濕后獲得的粒徑和粒徑分布應(yīng)該在涂料規(guī)定的儲存期內(nèi)保持不變。

所謂的穩(wěn)定就是使顏料顆粒處于準穩(wěn)定態(tài)，即使顏料81

穩(wěn)定化是提高分散效率的關(guān)鍵之一，它要求潤濕速度要大于或等于分散速度。如果小于分散速度，那就是部分已分離的初級粒子又聚集了，還需要再次分離，從而降低了研磨效率，延長了研磨時間。

穩(wěn)定化是提高分散效率的關(guān)鍵之一，它要求潤濕速82（1）電荷穩(wěn)定（水分散體系如：乳膠漆）：

使粒子表面帶電，形成雙電層，相互排斥，減少碰撞。穩(wěn)定的類型（1）電荷穩(wěn)定（水分散體系如：乳膠漆）：穩(wěn)定的類型83（2）立體保護穩(wěn)定（熵排斥）

電荷排斥機理在水性分散體系中比較重要，含鈣和鋅離子的肥皂能作為有效的顏料分散劑，通過金屬離子吸附在顏料表面，使其表面帶有離子電荷以達到穩(wěn)定的分散體系。然而，大多數(shù)情況下，在有機分散體系中熵排斥是更加重要的穩(wěn)定機理。

（2）立體保護穩(wěn)定（熵排斥）84熵排斥

形成較厚的吸附層，相互排斥。吸附層厚度達到8～9nm以上。只有溶劑存在時，吸附層太薄，可以添加表面活性劑可以增加厚度，但是單純使用表面活性劑(SAA:surfaceactiveagent)容易脫落，再添加聚合物使其形成厚度達50nm的吸附層，起到保護作用。熵排斥形成較厚的吸85

二、顏料分散體的穩(wěn)定機理

顏料分散體不穩(wěn)定的現(xiàn)象:

沉降、絮凝、粘度升高1、

顏料的沉降

沉降：是指在某種力場（重力、離心力）中利用分散相與連續(xù)相之間的密度差異使之發(fā)生相對運動實現(xiàn)分離的過程。

二、顏料分散體的穩(wěn)定機理顏料分散86相關(guān)知識：沉降的利用沉降是化工分離工程中分離非均相混合物常用的一種方法。（1）收集分散物質(zhì)（2）凈化分散介質(zhì)（3）環(huán)境保護相關(guān)知識：沉降的利用沉降是化工分離工程中87

沉降對涂料的儲存、壽命是不利的，顏料在涂料中的沉降主要是重力沉降?？梢岳盟雇锌怂钩两邓俣裙浇忉屚苛现械念伭铣两惮F(xiàn)象。從式中可看出：r（粒子半徑）↓，η↑，（ρ1-ρ2

）↓v↓粒子表面吸附低聚物和SAA，r增加，ρ1也減少。增加介質(zhì)的黏度如添加觸變劑和增稠劑沉降對涂料的儲存、壽命是不利的，顏料在88

2、顏料的絮凝絮凝會嚴重影響涂料的性能：（1）降低遮蓋力。（2）降低CPVC值，從而影響涂料的機械性能。（3）影響涂料的光澤。（4）絮凝會增加涂料的黏度，不利于流平。顏料顆粒間存在兩種作用力：一是吸引作用(范德華力）；二是排斥力，當吸引力大于排斥力時，則顆粒發(fā)生絮凝或聚集。2、顏料的絮凝絮凝會嚴重影響涂料的性能：89粒子數(shù)半衰期：粒子數(shù)減半需要的時間式中k是常數(shù)，T是溫度，n0是初始粒子數(shù)。由顏料粒子的半衰期公式可見：η↑，t1/2↑，但是單提高黏度不足以穩(wěn)定涂料。能否使顏料顆粒穩(wěn)定關(guān)鍵是如何提高顏料顆粒間的斥力。增加雙電層厚度，使粒子排斥力大，不讓高能粒子碰撞進入吸引區(qū)。粒子數(shù)半衰期：粒子數(shù)減半需要的時間式中k是常數(shù)，T是溫度，n90

立體保護作用中，吸附層越厚，分散體系越穩(wěn)定，所吸附的聚合物的結(jié)構(gòu)對立體保護效果有重要的影響。（1）分子量愈大，吸附層愈厚。（2）聚合物中的極性基團不要連續(xù)排列，而要有一定的間隔。如：高醇解度聚乙烯醇平鋪在粒子表面，吸附層較薄。立體保護作用中，吸附層越厚，分散體系越91（3）溶劑：選擇不良溶劑，吸附聚合物密度高，吸附量大，穩(wěn)定性好。（3）溶劑：選擇不良溶劑，吸附聚合物密度高，吸92

3、貯存時黏度的上升針對顏料顆粒的“返粗”，在色漆的制備中必須采取“后穩(wěn)定化”措施。（1）低分子聚合物聚集，高分子脫附，使介質(zhì)粘度升高。（2）酸堿顏料的化學反應(yīng)，導致凝膠。（3）金屬顏料與酸反應(yīng)導致凝膠。（4）多聚磷酸鹽水解，失去螯合作用。3、貯存時黏度的上升針對顏料顆粒的93

4、表面活性劑的作用（1）潤濕作用：降低介質(zhì)表面張力。（2）穩(wěn)定作用：產(chǎn)生吸附雙電層，陰離子和非離子活性劑配合形成的雙電層更加穩(wěn)定。（3）擠水顏料：直接將濕研磨的顏料加入油溶劑中，用表面活性劑處理使顏料進入油相。4、表面活性劑的作用（1）潤濕作用：降低介質(zhì)表面張力。94三、聚合物的保護作用與丹尼爾流動點分析：（1）聚合物濃度低，沒有足夠的保護作用，吸附層薄。聚合物濃度高，低聚物吸附占有顏料表面，吸附層更薄。選擇合適的聚合物濃度。（2）粘度：增加體系粘度，剪切力大，有利于顏料分散。但顏料量多，外相粘度高，設(shè)備負荷大，而且聚合物濃度小不利于保護作用；顏料少，剪切力小，分散效果不好。（3）如何決定聚合物濃度和顏料量：丹尼爾點。三、聚合物的保護作用與丹尼爾流動點分析：95V-研磨漿中顏料體積分數(shù)；U-終極顏料體積分數(shù)；V-研磨漿中顏料體積分數(shù)；96丹尼爾流動點

配制一系列不同濃度的成膜物溶液，取一定的顏料，然后滴加配好的溶液，同時進行研磨，達到同一規(guī)定的黏度，測出該黏度下溶液與顏料體積之比值做圖，所得曲線的最低點為丹尼爾點，該點的濃度為最佳樹脂濃度。丹尼爾流動點97

在丹尼爾點的右側(cè)，溶劑含量少，樹脂濃度高，粘度大不利于潤濕和分散；在該點的左側(cè)，雖然外相黏度降低了，但聚合物吸附的少，容易發(fā)生絮凝。等粘度曲線最佳濃度點在丹尼爾點的右側(cè)，溶劑含量少，樹脂濃度高，粘度大不利于98

丹尼爾點測定中不出現(xiàn)最低點原因可能是該聚合物和溶劑的組合對該顏料不能獲得穩(wěn)定的顏料分散體系。解決的方案：（1）改變?nèi)軇海?）改變聚合物：增加分子質(zhì)量或增加極性基團。（3）添加穩(wěn)定劑（分散劑）：DC分散劑等。其它方法：（1）塑性流變儀；（2）RedDevil振動器法；（3）迫近法丹尼爾點測定中不出現(xiàn)最低點原因99

5.3顏料的分散設(shè)備和工藝顏料要實現(xiàn)較好的分散必須選擇合適的分散設(shè)備并配以合適的研磨料黏度。利用研磨設(shè)備進行分散時，顏料聚集體的分離主要取決于三個因素：有效的分離區(qū)，作用于聚集體上的能量及研磨時間。

5.3顏料的分散設(shè)備和工藝顏料要100常用涂料分散設(shè)備1

、三輥機三輥機是典型的利用剪切力作用來分散顏料的，利用三輥機時要注意①溶劑應(yīng)為低揮發(fā)性的②冷卻降溫③在研磨料配方上應(yīng)考慮黏度受熱而下降。常用涂料分散設(shè)備1、三輥機101三輥機運轉(zhuǎn)示意圖三輥機運轉(zhuǎn)示意圖102涂料生產(chǎn)和色漆的制備培訓教材課件1032、球磨機球磨機利用剪切力和撞擊力來實現(xiàn)分離。2、球磨機球磨機利用剪切力和撞擊力來實現(xiàn)分離。104涂料生產(chǎn)和色漆的制備培訓教材課件105涂料生產(chǎn)和色漆的制備培訓教材課件106

3、砂磨機3、砂磨機107涂料生產(chǎn)和色漆的制備培訓教材課件1084、高速盤式分散機4、高速盤式分散機109涂料生產(chǎn)和色漆的制備培訓教材課件110工作原理工作原理111

5.4色漆的制備組成：成膜材料（基料）、溶劑、顏料、助劑。基料：轉(zhuǎn)化型：油脂、油基樹脂、醇酸樹脂、氨基樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、熱固性丙烯酸樹脂。非轉(zhuǎn)化型：纖維素改性聚合物、氯化橡膠、乙烯樹脂、丙烯酸酯類。5.4色漆的制備組成：成膜材料（基料）、溶112色漆的制備步驟球磨（分散）調(diào)稀調(diào)漆色漆的制備步驟球磨（分散）調(diào)稀調(diào)漆113

研磨終點的判斷及注意問題

(1)細度扳測定法涂料細度測定法GB/T1724-1979研磨終點的判斷及注意問題114

測定方法：

1.將符合產(chǎn)