颜填料对乳胶漆遮盖力的影响

颜填料对乳胶漆遮盖力的影响 王微胜1, 陈炳耀2, 毛秋燕2, 钟 姗1, 陈明毅1, 温海军2 (1. 广东顺德三和化工有限公司, 广东 佛山 528325;2. 广东三和化工科…

颜填料对乳胶漆遮盖力的影响
王微胜1, 陈炳耀2, 毛秋燕2, 钟 姗1, 陈明毅1, 温海军2
(1. 广东顺德三和化工有限公司, 广东 佛山 528325;2. 广东三和化工科技有限公司, 广东 中山528429)

0 前言
  遮盖力也被称为不透明度,是颜料对光线产生散射和吸收的结果。遮盖力的表示方法是指每平方厘米被涂物的表面积,在达到完全遮盖时,需用涂料的最低量,计算公式为:
遮盖力

在日常的实验中,我们通过使用黑白板等方法进行测试。通常,涂料的遮盖力由涂料折光率与涂料周围物质折光率之差决定,其差值越大,遮盖力越强。
 
1 实验部分
1.1 乳胶漆的组成与制备
  乳胶漆主要由以下物质组成:水、纤维素、分散剂、润湿剂、消泡剂、防冻剂、成膜助剂、颜填料、增稠剂、乳液、杀菌剂、防霉剂、防沉剂、PH 调节剂等。本实验制备乳胶漆的配方如下(质量/g):
  配方:水280;防冻剂20;增稠剂4-6;纤维素5;消泡剂1;杀菌剂1.5;防腐剂1.5;钛白粉75;重钙250;轻钙100;高岭土100;苯丙乳液125;成膜助剂7;pH 调节剂0.2-0.5;消泡剂1-2;分散剂2;水25。
1.2 乳胶漆生产具体工艺流程
  (1)将水、纤维素、分散剂、润湿剂、流平剂、防腐防霉剂、成膜助剂、消泡剂、等助剂在低速搅拌下混合;
  (2)加入颜填料( 固体粉料)、防沉剂后进行高速分散,直到粉料细度合格( 通常在50μm 左右);
  (3)在细度合格的条件下,缓慢地加入乳液,低速搅拌。搅拌加入时,注意不要打出气泡,待乳液与粉料混合均匀后,进行下一步操作;
  (4)用增稠剂调整涂料的粘稠度,用pH 调节剂调节乳胶漆的pH,待检测合格后,制得初涂料,检测相关性能,得乳胶漆成品,装罐备用。或者根据不同钛白含量,用各种水性色浆调配涂料的颜色及其深浅度,制备多色彩的涂料。
 
2 实验内容
2.1 晶型对遮盖力的影响
  钛白粉是应用最为广泛的白色颜料,也是提供遮盖力的最主要成分。钛白粉的分子是为TiO2,主要有三种晶型,分别为:锐钛型、金红石型和板钛型,晶型的不同导致遮盖力也不尽相同。由于板钛型钛白粉无工业价值,基于此,本组实验将对另外两种钛白粉进行对比实验,具体结果见表1:
不同晶型钛白粉对实验结果的影响

 由表1 可知:金红石型比锐钛型所提供的遮盖力要强。
2.2 折射率对遮盖力的影响
  遮盖力的光学本质是颜料与其周围存在介质折射率之差造成的。差值的大小也会影响遮盖力的大小,部分物质的折射率见表2:
部分物质的折射率

 由表2 可知:由于周围的介质是一致的,所以介质折射率相同,因此,与周围介质的折射率之差取决于自身折射率的大小,金红石型的折射率比锐钛型钛白粉的折射率大,得出金红石型钛白粉遮盖力更好,由实验1 也验证了该结论,而二氧化硅自身折射率低,所以遮盖力差。因此得出结论:颜料自身折射率越大,遮盖效果越好。
2.3 颜料粒径对遮盖力的影响
  一般来说,颜料的粒径太大和太小其遮盖力都不高。本组实验选用不同粒径规格的钛白粉,探究其对遮盖力的影响,实验结果见表3:
钛白粉粒径遮盖力对比

 注:以上结果分为5 个等级,Ⅴ最好,Ⅰ最次。
  由上表可知:钛白粉的平均粒径为0.2μm 时最好,因此在配方设计中,我们应尽量提高粒径为0.2μm 的粒子含量。白色颜料的遮盖力主要依靠光的漫散射。理论上讲,产品能更强烈反射蓝光和绿光,使钛白颜料显得更白,同时提高了遮盖力。实际生产的颜料总是存在一定宽度的粒径分布,平均粒径相近时,粒径分布越窄,颜料粒子越容易分散。
2.4 体质颜料粒径对遮盖力的影响
  金红石型钛白粉虽具有最高的散射力,但价格也很高,如果其颗粒产生附聚,就会影响其遮盖能力的发挥。体质颜料,如碳酸钙、滑石粉和高岭土等,其折射率基本与乳液聚合物相同,但较细的体质颜料,通过调节钛白粉在涂膜中空间位置,使钛白粉不团聚,达到最大的光散射能力,从而得到最高的遮盖力。而粗的体质颜料,由于造成钛白粉在其粒隙中聚集,从而降低了钛白粉的遮盖效果,人们把这种细填料的这种作用叫做位隔作用,把这种细填料叫做位隔填料、钛白粉位隔剂、或钛白粉稀释剂。在体系中加入不同粒径的体质颜料确定最佳粒径,结果见表4:
填料粒径对遮盖力的影响

注:以上结果分为4 个等级,Ⅳ最好,Ⅰ最次。
  由表4 可知:体质颜料粒径为钛白粉(0.2μm)粒径的四倍(0.8μm)时,钛白粉能得到最有效的光散射,即最好遮盖力。
 
3 改进措施及总结

 针对以上的实验结果,我们提出以下改进措施:  遮盖力产生于颜料与介质的折射率差,差值越大,遮盖力越好。金红石型钛白粉折射率最高,因此提高遮盖力最简单粗暴的办法就是提高钛白粉的量,但金红石型钛白粉太贵,因此我们在保证遮盖力的前提下,还可以通过加入各种加工、改性的填料来实现。
  选用0.2μm 的钛白粉,粒径为0.8μm 的位隔填料。
  降低周围介质的折射率,这样折射率差值就变大,乳胶漆的遮盖力就可以提高。在涂膜中。引进气孔就能降低介质的折射率,引进气孔越多,含气孔的介质折射率越低,这样就能达到我们所想要的目的。

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