分散
油漆性能好坏的关键是颜料要有良好的润湿和分散,防止颜料聚集。润湿的过程就是使润湿助剂包裹颜料表面,使其与空气和水分分开。这个过程可以通过斥电子或空间位阻机理来完成。
使用离子型表面活性剂,可以使阳离子或阴离子吸附到颜料表面,当极性化了的颜料粒子碰到一块时,会互相排斥,从而使颜料分散系统稳定。
用来加强空间位阻的稳定剂应该是可以将其整结构附著在颜料表面,形成一个防止颜料片聚集的吸附层。这类稳定剂包括有聚合分散剂、非离子型表面活性剂和聚合树脂。虽然有的时候,单独使用聚合树脂并不足以充分润湿颜料,但它们可以与油漆系统中的树脂交联,将颜料片很好的包埋在油漆系统里,使得油漆的整个生命期有最佳的性能表现。基于这一点我们还是愿意选择聚合树脂。在油性系统里,大多选用空间位阻的润湿机理;而在水性系统里,斥电子和空间位阻都会用到。
珠光颜料可以用普通的搅拌器分散,跟金属粉相似。正确的搅拌方法应该是:将珠光粉加到一个正在用低剪切力、轴流式搅拌器搅拌着的载体中。颜料不可以一次全部倒入,应渐次倒入。当先加入的部分已充分润湿时,即可继续添加,直至全部润湿。最后还要继续搅拌15分钟,使颜料得到更好的分散。
可以用轴向旋转的齿型搅拌器(Cowles式)混合,颜料的用量应低于25%,速度应不超过2000ft/分。在搅拌过程中,搅拌浆的高度民主应作不同的改变,以防止在搅拌浆正下方的死角搅拌不匀。
除了以上的方法外,还可以先将颜料在相容的溶剂中润湿,再将它加入到载体中去;或者是先将颜料加入到一部分载体中形成浓缩液,再将它与剩余的载体混合均匀。
为了避免颜料片碎裂,或金属氧化物从云母片表层脱落,应尽量避免使用高剪切力的搅拌器,如球磨机等。通常,珠光颜料应在其他成分完全混合均匀以后再加入。
颜料的不完全分散会导致油漆颜色牢固度减低、流变性差、外观有差异、性能差等毛病。油漆里的颜料分散可以直接的用显微镜来鉴定,或者是通过测定珠光颜料的沉降速度及沉淀体积来鉴定。
使用显微镜,可以直接的检测颜料晶片是否聚集成团。通常油漆中颜料的浓度回提高,而妨碍我们准确的观测其分散度,所以观测前必须先在油漆中加入清漆或溶剂来降低颜料的浓度,但这样做会改变油漆系统,使颜料X凝或分离,导致错误的结论。
用沉降法测定,则可以直接用待测油漆或经改性但不含流变改性剂的待测油漆来测定。静置几天之后,慢沉降或不完全沉降以及最少的沉降体积均表示良好的分散程度。鉴定时还应考虑到包装的软硬度,因其与再分散有关。
放沉淀
正如其他无机颜料一样,珠光颜料因其比重大于载体的比重,故此会沉淀在包装罐底。在存储过程中,珠光颜料晶片会一个挨一个地平躺,紧密地排在一起,把晶片间的载体挤出去。因为颜料晶片都有光滑的表面,所以它们可以很紧密的接触及贴合,很难再次分散。
人们都不希望在油漆成品中出现颜料沉淀现象,那样会导致颜色迁移、颜色牢固度差及品质差。
有两个方法可以减少颜料在油漆系统中的沉淀:
1.如前所述,通过良好的润湿和分散来防止颜料聚集;
2.使颜料很好的悬浮在载体中。
载体中的悬浮力
良好的悬浮就是让颜料晶片独立在载体中,提供更多的阻力防止颜料沉淀。
提高油漆的粘度无疑是最容易的一个防沉方法。不过粘度受应用工艺要求的限制,可调整的范围不大,而且提高粘度对长期储存在硬包装里的油漆的防沉作用不大。
另一个防沉方法是在载体中假如一些特殊助剂(防沉剂或触变胶),如烟硅胶或有机粘土等,在体系中建立一个三维结构网,通过氢键做骨架连结载体、颜料及助剂本身,增加颜料和载体之间的缔合作用,减低沉淀倾向。另外,黏土或硅胶粒子还会在颜料晶片之间形成一个栔形结构,从而组织晶片与晶片之间形成紧密的聚集,这样,颜料就会很快又很容易被分散在载体中。
以上助剂的功效如何取决于溶剂和树脂的类型。不同的系统可选用不同的助剂。通常在润湿分散步骤就应加入这些助剂,以达到最佳效果。但是某些黏土和硅胶需要经过高剪力或加热处理,那就必须先进行这个预研磨操作,再加到珠光颜料中去。请一定要严格按产品说明书来进行操作。
使用过量的硅胶或黏土会减低油漆的透明度。如果是用在面漆的话,还会降低DOI(影像清晰度)和光泽度。特别是这些助剂没有正确分散好的话,这种负面影响就更突出了。它们还会减弱涂层的防潮性,所以应通过试验来决定其使用量,尽量控制在最小用量范围内。
可以将防沉剂与聚合剂结合使用。聚合分散剂与颜料表面偶联,而防沉剂提供氢键做骨架,分散剂的分子结构比颜料有更多的位置与氢键结合,增强了颜料的防沉能力。
另一类型的助剂通过范德华力与载体相互作用而形成三维胶体结构来取代氢键。这类助剂就是经过特殊有机处理的超细碳酸钙。典型的产品有Lubrizol公司的Ircogel905,使用Ircogel905有一个好处就是可以在油漆生产过程中任何一个步骤加入此助剂。
在高固含量的OEM油漆里Ircogel905与硅胶结合使用,对珠光颜料有特别好的防沉作用。因为硅胶与Ircogel905形成了相互作用力、氢键和范德华力,它们各自起左右,有相互相承,从而得到很好的防沉效果。