顏料的深度解析

1、顏料是涂料中一個重要的組成部分，它通常是極小的結晶，分散于成膜介質中。顏料和染料不同，染料是可溶的，以分子形式存在于溶液之中，而顏料是不溶的。涂料的質量在很大程度上依靠所加的顏料的質量和數(shù)量。     【顏料的作用與性質】      顏料最重要的是起遮蓋和賦于涂層以色彩的作用，但它的作用不只于此，還有：      增加強度      有如炭黑在橡膠中的作用。顏料的活性表面可以和大分子鏈相結合，形成交聯(lián)結構。當其中一條鏈受到應力時，可通過

2、交聯(lián)點將應力分散。     顏料與大分子間的作用力一般是次價力，經(jīng)過化學處理，可以得到加強。顏料粒子的大小和形狀對強度很有影響，粒子愈細，增強效果愈好。      增加附著力      涂料在固化時常伴隨有體積的收縮，產(chǎn)生內(nèi)應力，影響涂料的附著，加入顏料可以減少收縮，改善附著力。      改善流變性能      顏料可以提高涂料粘度，還可賦予涂料以很好的流變性能，例如，通過添加（如氣相sio2)賦予觸變性

3、質。      改善耐候性      如炭黑既是黑色顏料又是一個紫外吸收劑。      功能作用      如防腐蝕作用，在防腐蝕顏料中有起鈍化作用的顏料，如紅丹（pb3o4），也有起屏蔽作用的顏料，如鋁粉、云母及玻璃鱗片，還有作為類似犧牲陽極的鋅粉等。      降低光澤      在涂料中加入顏料可破壞漆膜表面的平滑性，因而可降低光澤，在清漆中常用極細的

4、二氧化硅或蠟來消光。      降低成本      許多不起遮蓋和色彩作用的顏料（如caco3sio2，滑石粉等）價錢便宜，加入涂料中不影響涂層性質，但可增加體積，大大降低成本。它們稱為體積顏料。      為了選擇顏料以起到上述作用，必須了解顏料的下列性質：  顏料的遮蓋力與著色力      顏料的遮蓋力指顏料遮蓋住被涂物的表面，使它不能透過漆膜而顯露的能力。顏料的遮蓋力和折射率、結晶類型、粒徑大小等有關，在已知的

5、顏料中金紅石tio2的折光指數(shù)最大，它和聚合物間有最大的折光率差，因此是最好的白色顏料。有些顏料如二氧化硅、大白粉等，折光率和聚合物相近，對遮蓋沒有貢獻，稱為體積顏料。 若涂料中含有空氣，因為空氣的折光率最小，它和聚合物與顏料都產(chǎn)生折光率差，因此有很好的遮蓋效果。在黑板上用粉筆寫字，碳酸鈣（粉筆）對黑板有很好的遮蓋力，就是因為其中含有空氣，但如果將粉筆字弄濕了，就看不出白色了，因為此時水取代了空氣，水的折光充率和碳酸鈣的相近?，F(xiàn)在有一種膠囊形顏料，即聚合物的小空心球，便是利用了最便宜的空氣做顏料，若再進一步，在空心球中放入鈦白粒子，遮蓋效率便更高了。因為光線通過聚合物膜進入空氣時有散

6、射，由空氣射到鈦白粒子時又有散射。炭黑有很好的吸光能力，故也能很好地進行遮蓋。利用人眼的弱點，在白色顏料中加少量炭黑能減少鈦白的用量。      彩色顏料的著色力是以其本身的色彩來響整個混合物顏色的能力，著色力愈大，顏料用量可愈少，成本可降低。著色力與顏料本身特性相關，與其粒徑大小也有關系，一般說來，粒徑愈小，著色力也愈大。一般有機顏料比無機顏料著色力高。顏料的分散情況對著色影響甚大，分散不良可引起色調異常。      顏料的著色力與遮蓋力無關，較為透明的（遮蓋力低的）顏料也能有很高的著色力。 耐光牢度&

7、#160;     顏料僅僅能給涂料以良好的原始色澤是不夠的，涂膜的色澤必須耐久，最好能保持到涂膜本身破壞為止。許多顏料在光的作用下會褪色，發(fā)暗或色相變壞。  滲色性      并不是所有顏料在各種溶劑中都是完全不溶解的。有時在紅漆底層上涂白漆，白漆成了粉紅色，這說明白漆中的溶劑溶解了一部分紅底漆中的顏料，這種現(xiàn)象稱為“滲色”。紅色有機顏料特別容易滲色。  顆粒大小與形狀      顏料的最佳粒徑一般應為光線在空氣中波長的一半，即0.20.4m，

8、如果小于此值，則顏料失去散射光的能力，而大于此值則總面積減少，使顏料對光線的總散射能力減少。實際上，顏料的直徑大致在0.01m（如炭黑）到50m左右（如某些體積顏料），顏料通常是不同粒徑的混合物。顆粒大小還直接和吸油量有關，因為顆粒愈小，表面積愈大。關于吸油量將在以后再討論。      顆粒的形狀不同，其堆積與排列也不同，因此會影響顏料的遮蓋力，涂料的流變性質等等。例如桿狀的顏料具有較好的增強作用，但也往往會戳出表面，降低表面光滑度，因而會降低光澤度，但有助于下道涂料的粘附。片狀顏料有柵欄作用，可減慢水分的透過。  比重 &

9、#160;    一般涂料廠購入顏料是按重量計算的。而顏料的作用則是以體積為基礎的。因此比重小的顏料是合算的。金紅石二氧化鈦的比重為4.1，鉛白的比重是6.6。體積顏料一般比重都比較小。  化學穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性      顏料的化學反應性會限制某些顏料的使用，例如氧化鋅用于高酸值的樹脂中，會與樹脂反應生成皂，并使樹脂間交聯(lián)（通過二價金屬鋅），因而使樹脂在貯存過程中粘度大增，這稱為漆的“肝化”。含鉛的顏料能與大氣中的h2s反應生成黑色的硫化鉛，從而使漆膜發(fā)暗。  顏料的潤濕性、分散性與表面處理&#

10、160;     為了改進顏料的分散性與潤濕性，往往要對顏料表面進行處理。顏料的潤濕性和分散性是一個重要的指標。例如，為了使顏料易于分散，可用樹脂處理，因為聚合物可聚集的粒子間形成空隙，這樣溶劑容易滲入粒子中并將樹脂溶解，留下粒子能較好地分散于介質中。有的顏料（caco3）用硬脂酸處理后，可降低顏料的比重，增加體積，這樣可控制沉降速度，即使沉降也不致形成硬塊，但用量不能超過10%，tio2表面則常用al2o3，so2等處理以改善其耐候性和分散性。  顏料的毒性      鉛顏料由于其毒性，其使用已受到嚴格

11、限制。選擇顏料時，必須注意其毒性。  【顏料的主要品種】      著色顏料包括白色顏料、黑色顏料和彩色顏料  白色顏料      白色顏料有二氧化鈦、鉛白、氧化鋅（鋅白）、鋅鋇白（立德粉，zns·baso4）等，當然空氣也是一種很好的“白色顏料”。      二氧化鈦是最重要的顏料品種，分為銳鈦型和金紅石型兩種。它們的品質和制備方法有關。二氧化鈦都是由鈦礦制備的，主要有硫酸法和氯化物法兩種，前一種方法是用硫酸處理鈦礦，分離出硫酸亞鐵，

12、將硫酸鈦水解沉淀出氫氧化鈦，經(jīng)鍛燒后得tio2。氯化物法是首先將鈦礦中的鈦轉化為四氯化鈦并進行蒸餾提純，最后將ticl4在1000用氧氣轉化為tio2。以氯化物法生產(chǎn)的二氧化鈦質量較高。按一般程序得到的是銳鈦型的，為了得到金紅石型的要作特殊處理。      金紅石型和銳鈦型的二氧化鈦，因晶型不同，其折光率也不同，分別為2.76和2.55，因此遮蓋力相差很大。金紅石型在接近紫外光的地方，有一定的吸收，所以金紅石型本身白度不及銳鈦型。金紅石雖然價錢貴，但因用量少，更合算，一般都用金紅石型二氧化鈦，除非要“更白”的白色。    &

13、#160;用二氧化鈦顏料有一個粉化的問題，其中銳鈦型的更為嚴重，因為在紫外區(qū)有較強吸收，可催化聚合物老化，其原因是在紫外光作用下，它可和o2形成電荷轉移給絡合物（ctc），ctc可分解生成單線態(tài)氧或和h2o反應生成游離基，它們都可引起聚合物老化     為了降低二氧化鈦的光活性，常用二氧化硅（或）氧化鋁處理表面，也可用氧化鋅或氧化銻等進行處理。用氧化鋁等堿性物質處理過的二氧化鈦，可和酸反應，所以對用酸作催化劑的熱固性涂料（如氨基漆等）的固化會有影響。二氧化鈦引起的粉化現(xiàn)象也可用來制備自清洗涂料。為了降低成本，乳膠漆可以直接使用漿狀二氧化鈦。  

14、    鉛白2pbco3·pb(oh)2是最早使用的顏料，它有較好的耐候性、附著力，并可殺菌，但因有毒，國處已禁止使用。立德粉，其遮蓋力較高(n1.92.3)，其中zns含量增加時，遮蓋力可更高，但耐酸性下降，立德粉耐候性差，易泛黃。氧化鋅的n2.0，它有較好的耐候性，可殺菌，但耐酸堿性很差。銻白sb2o3，遮蓋力與立德粉接近，耐光和耐熱性良好，但易溶于酸堿，它是一種重要的阻燃劑，可與含鹵素的有機阻燃劑協(xié)同使用。  黑色顏料    黑色顏料主要是炭黑，其它還有石墨、鐵黑、苯胺黑等。但最烏黑的黑色顏料是炭黑。不同牌號的炭黑“烏

15、黑”的程度很不同。炭黑中以槽法炭黑最黑，粒子最細（515nm），由于它表面積大，吸收量大于一般顏料的很多倍，因此加少量便可大大增加體系粘度。由于炭黑表面的極性很大，而槽法炭黑的表面積又大，因此很容易吸收體系中的極性添加劑，如醇酸樹脂中的催化劑，從而影響固化速度。燈黑的粒子粗至0.5m左右，它的烏黑程度也低，一般用于灰色涂料 彩色顏料      彩色顏料中的無機顏料具有較好的耐候性、耐光性、耐熱性和著色性，是用量最大的彩色顏料，它的缺點是色譜不全，并且有些有毒性（如含鉛顏料）。無機彩色顏料中用得最多的是氧化鐵顏料，主要品種有鐵黃feo(oh)和鐵紅fe2o3。鐵黃在150脫水轉變成鐵紅。鐵黑fe3o4和鐵紅混合可得氧化鐵棕。透明氧化鐵是一種顏料的新品種，它除具有氧化鐵顏料的優(yōu)良化學穩(wěn)定性外，還具有透明性，在涂膜中不會引起散射，從而使漆膜呈透明狀態(tài)，可用于金屬閃光漆中，其它無機彩色顏料主要的有鉻黃（pbcro4）、鉻綠、鎘黃（c