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0 前 言
颜料是一种有色细颗粒粉状物质，一般不溶于水、油、溶剂和树脂等介质中，但能分散于各种介质中。它具有遮盖力、着色力、相对稳定的光性能，常用于配制涂料、油墨以及着色塑料和橡胶，因此又称为着色剂。颜料与染料区别是:染料能溶于水主要用于纺织品等材料的染色，颜料可用于纺织品的涂料印花及原浆着色，但有机颜料与有机染料的化学结构有相似之处。在涂料的生产过程中，颜料分散得好坏显著影响着涂料的贮存稳定性、涂装作业难易及涂膜外观等。近年来，国外已有很多关于适用于水性体系的颜料表面改性方法、颜料与高分子分散剂及树脂间的作用机理及稳定分散体系的制备方法等多方面的研究报道。颜料的分散包括润湿、机械粉碎和分散稳定3个过程。在水性体系中，介质的表面张力远高于粒子的表面张力，故有机颜料被润湿的能力较在有机溶剂中低很多，往往需要加入少量的水溶性有机溶剂或润湿剂来改变这种状况，也可以通过增加颜料粒子的表面亲水性来提高其被润湿能力。粒子的机械粉碎过程不仅与分散设备有关，而且与颜料的聚集态有关，在水性体系中，还会受到颜料表面吸附电解质的影响。
本文主要研究了如何提高颜料在水性涂料中的分散及稳定性，旨在通过试验确定分散剂的最佳用量。这不仅可以使颜料粒子保持分离状态，具有最大的展色性和最低的色浆黏度，而且使颜色最大化，即指每克颜料有更好的着色强度，从而提高颜料的质量。同时，最低的黏度可允许在色浆中包含更多的颜料，因此分散剂也增加了颜料的含量。
1 试验部分
1.1 试验原料和设备
1.1.1 试验主要原料
铁黄颜料(α-FeOOH)，一品颜料;阴离子活性剂、非离子活性剂、高分子量分散剂，上海佑成化工;软水、防腐剂、二氧化硅、增稠剂、pH值调节剂、消泡剂，杭州雨林化工。均为化学纯。
1.1.2 试验主要设备
高速分散搅拌机，TF型，宜兴市光阳化工设备;六筒式研磨机，SG型，东莞市宏展仪器;转盘式黏度计，VT型，上海肯强贸易;pH计，PHSJ-5型，海精密仪器仪表;粒径分布仪，T-9300S，百特仪器;水分测定仪，ANDMF-50，深圳市泰立仪器仪表。
1.2 试验步骤
试验步骤包括称量、搅拌、研磨、过滤4部分。
1.2.1 正交试验
将配料按表1～表5的试验配方用料量进行试验，根据设计的试验配方计算出每组中各物料的用量，每组试验配料总量为100 g。然后加入保湿剂、各种助剂、颜料、最后加入软水。颜料分几次加入，一次不宜加入太多。
1.2.2 搅拌
将研磨罐放在搅拌机下面，搅拌桨伸入罐内，离罐底约1 cm左右。开启搅拌机，保证搅拌机的转速由小到大，最后将转速调至1 500～2 000 r/min，搅拌40min。
1.2.3 研磨
颜料搅拌好之后，选择合适的研磨珠。其化学组成在研磨过程中的自然磨损对浆料的性能会有一定的影响，所以除了考虑降低磨损率外，研磨介质所含化学元素也是要考虑的。各种研磨介质密度参数如表6所示。
通常情况下，密度越大的研磨珠冲量越大，研磨效率越高，而对砂磨机的接触件(内缸、分散盘等)磨损相对比较大，所以浆料的黏度和流量的配合成为关键。低密度研磨珠适合低黏度的浆料，高密度的研磨珠适合高黏度的浆料。
研磨珠的大小决定了研磨珠和物料的接触点的多少，粒径越小的珠子在相同的容积下接触点越多，理论上研磨效率也越高;另一方面，在研磨初始颗粒比较大的物料时，例如对于100 μm的浆料，直径为1 mm的珠子未必适用，原因是小珠子的冲量达不到充分研磨分散的能量，此时应采用粒径较大的珠子。本试验选用黄色玻璃珠，其粒径约为1.5 mm，称取150 g。然后将装有浆料的研磨罐装在研磨机内，在研磨罐的冷却水出入口处分别接上相应的水管。因研磨时转速很大导致研磨罐内温度升高，通入冷却水可降低罐内温度。最后，设置好研磨时间，研磨3 h。
1.2.4 过滤
研磨过程完成之后，将研磨罐取出，把滤网和漏斗洗干净后用吹风机吹干。因为滤网和漏斗有水珠会影响色浆的黏度，从而影响整个试验过程的准确性。将漏斗和滤网放在铁架台上，然后将浆料过滤到250 mL的塑料瓶中。
2 性能测试
用pH计测定过滤后色浆的pH值，用黏度计测其黏度值，最后用水分测定仪测定过滤后色浆的固含量。用胶带将塑料瓶口封紧，然后将塑料瓶放入50℃的恒温干燥箱中。测试结果见表7。表7表明，第43、44组试验数据基本一致，具有很好的重现性，故pH值为9.29，黏度为3 400 Pa·s，固含量为52.49%的组分具有理想的效果。
3 结果分析与讨论
3.1 试验条件的优化选择
3.1.1 反应的条件
此反应过程是在室温下进行的，属于物理过程，调节pH值之后转为化学反应过程。需要注意的是，由于铁黄颜料的粉尘很大，所以，在配料时一定要戴口罩和一次性手套。
3.1.2 酸度控制
因为在碱性条件下，表面活性剂的分散稳定性能相对来说比较好，所以，pH值的大小一般控制在8～10范围内，如选用pH调节剂AMP-95。氨基吸附在无机粒子表面，羟基伸向水中，通过空间位阻起稳定作用。由于其分子小，空间位阻作用有限。
3.1.3 黏度的控制
一般来说，如果体系黏度过小的话，体系的稳定性会相应较差。因为颜料颗粒的表面张力会变大，使颜料颗粒重新凝聚起来，从而发生分层或是絮凝现象。但如果体系黏度大的话，又不利于涂膜，而且流平性也不好。所以，黏度一般在1 000～4 000 Pa·s范围内适宜。
4 结 论
涂料中的分层现象是涂料行业中普遍存在的问题。这种现象只能改善，而无法根本消除。所以才要加入一些助剂去改善其性能。助剂对颜料颗粒的解絮凝程度决定着色浆分散体的大小和稳定性。一般来说，不可能达到完全解絮凝(即颜料在体系中成原级粒子均一稳定存在)，只是以颜料颗粒的附聚体的形式均匀分布在体系中。一种好的色浆它的解絮凝程度相当高，也就是说附聚体尽可能小，这样才具有良好着色力、优异展色性和存储稳定性的保障。因色浆的分散性能不好，色浆中颜料絮凝体与基料中的白色颜料、填料颗粒的迁移性差异比较容易体现出来，这种差异往往使颜料絮凝体不再均匀分布，当成膜因涂膜内部在温度、密度和表面张力上存在的微小差异，颜料絮凝体和漆基自发运动，颜料絮凝体随之分离，导致浮色和发花。若色浆分散性能好，则可以避免浮色和发花的发生。
