在色漆生产中,最重要的步骤之一是固体颜料在液相基料溶液中的均匀分布。如果颜料研磨过程未经优化,那么许多缺陷就会产生。
絮凝
光泽降低
和涂料体系的流动特性相关的性能也会受到负面影响,如:
流挂
流平
可能的涂料缺陷
1.钛青蓝和钛白粉,贝纳德漩涡的形成
2.较大的颜料颗粒(絮凝)而引发的光泽度降低
3.沉降:较大的颜料颗粒更容易发生沉降
4.分离:颜料混合物中的各个颜料相互分离,有机红颜料和钛白粉;通过指擦实验可以令上诉分离展示出来
5.如果施工漆膜太厚就会形成流挂
6.流平差
7.絮凝:单独的颜料颗粒聚集在一起可形成较大的结构
颜料浓缩浆(色浆)都是单种颜料体系,含有尽可能高的颜料含量和尽可能少的基料(研磨树脂)。它们在涂料生产中以两种方式被使用。颜料通常以颜料干粉的形式供应用于涂料中。这里的颜料并不是原始颗粒,而是 附聚体 。附聚体是颜料颗粒的“集合”,其中在颜料颗粒之间的空间间隙里包含有空气和潮气。颜料颗粒彼此以边和角相接触,颗粒之间的相互作用力比较小,因此这种力可被常规的分散设备所克服。
颜料在分散时,颜料附聚体被冲击力和剪切力破坏,在理想的情况下可以成为原始颗粒。在这一过程中,能量被输入涂料体系,从而形成了较小的颗粒,它们与树脂溶液则有了较大的界面。这样的体系会努力摆脱前述高能量的状态,而恢复到原先的低能量状态:以细微颗粒分布的颜料会聚集在一起,形成较大的结构,这就是 絮凝。这一过程表现为诸如颜色强度的降低、失光以及流变性质的变化等现象。从结构上来看,絮凝体与附聚体非常相似;只不过絮凝体中颜料之间的空间内充满了基料溶液而不是空气。
颜料分散中的多个工艺过程可分为下述三步: 在第一步中,颜料表面上所有的空气和潮气被逐出,而被基料溶液所取代。基料溶液润湿颜料颗粒,从而令固 / 气界面(颜料 / 空气)转变为固 / 液界面(颜料 / 基料溶液)。要达成这一状态,基料溶液就必须渗透到附聚体中的空间间隙中去。
第二步就是真正的颜料分散过程。通过机械能(撞击力和剪切力),颜料附聚体被破坏,颜料的粒径随之减小。
第一步(润湿)和第三步(稳定)可通过助剂进行优化。润湿助剂加速基料对颜料附聚体的润湿。分散助剂增进颜料分散的稳定性。同一种产品常常能同时起到润湿和分散助剂的功能。
在第二步,即真正的颜料附聚体的分散过程中,助剂并不起作用,尽管其名称叫作“分散”助剂。在这里,重要的是机械力必须足够大才能打开附聚体,同时,作用于附聚体的机械力还必须持续足够长时间。如果附聚体被最大程度地打开,分散剂就可以稳定这个状态,从而有效地抑制絮凝。
在最终的第三步,颜料分散体必须保持稳定,以防止形成不受控制的絮凝。在后面将会详细描述,采取恰当的方法可以使单个颜料颗粒彼此保持适当的距离,从而不会聚集起来。在大多数应用中,希望得到稳定的解絮凝状态;但在某些应用中,颜料分散体也能以受控絮凝的方式进行稳定(这将在后面讨论)。