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嘉峪檢測網(wǎng) 2025-02-13 15:33
一、術語和定義
涂料分散性,是指涂料中顏料、填料等固體顆粒能夠均勻分散在連續(xù)相(通常是液體)中,保持長期穩(wěn)定而不發(fā)生沉降、絮凝等現(xiàn)象的能力。良好的分散性對于涂料的性能至關重要,包括提高涂膜的均勻性、遮蓋力、光澤和儲存穩(wěn)定性等。
二、相關標準
GB/T 21867.1-2008《顏料和體質顏料 分散性的評定方法 第1部分:由著色顏料的著色力變化進行評定》
GB/T 21867.2-2008《顏料和體質顏料 分散性的評定方法 第2部分:由研磨細度的變化進行評定》
GB/T 21867.3-2008《顏料和體質顏料 分散性的評定方法 第3部分:由光澤的變化進行評定》
GB/T 21868.1-2008《顏料和體質顏料 評定分散性用的分散方法 第1部分:總則》
GB/T 21868.2-2008《顏料和體質顏料 評定分散性用的分散方法 第2部分:用振蕩磨分散》
GB/T 21868.3-2008《顏料和體質顏料 評定分散性用的分散方法 第3部分:用高速攪拌機分散》
GB/T 21868.4-2008《顏料和體質顏料 評定分散性用的分散方法 第4部分:用砂磨分散》
GB/T 21868.5-2008《顏料和體質顏料 評定分散性用的分散方法 第5部分:用自動平磨機分散》
GB/T 21868.6-2008《顏料和體質顏料 評定分散性用的分散方法 第6部分:用三輥磨分散》
GB/T 21089.1-2007《建筑涂料水性助劑應用性能試驗方法 第1部分:分散劑、消泡劑和增稠劑》
HG/T 5066-2016《水性涂料用分散劑》
三、評價涂料分散性的方法
評價涂料的分散性需要結合物理觀察、儀器分析和實際應用測試。
1. 目視觀察法
濕膜觀察:將涂料涂布在玻璃板或黑白對比卡紙上,觀察濕膜表面是否均勻、有無顆粒或絮凝物。
干膜觀察:干燥后檢查涂層表面光澤度、顏色均一性及是否存在顆粒、粉化、發(fā)花、浮色等問題。
稀釋測試:將涂料稀釋后觀察是否出現(xiàn)沉淀或絮凝,分散性差的涂料會迅速分層。
2. 粒徑分析
激光粒度儀:測量顏料或填料顆粒的粒徑分布,分散性好的涂料顆粒分布窄,D50(中值粒徑)和D90(90%顆粒的粒徑)較小。
電子顯微鏡(SEM/TEM):直接觀察顆粒形貌及分散狀態(tài),判斷是否團聚。
刮板細度計(Hegman細度計):快速檢測涂料中最大顆粒的粒徑,細度值越小,分散性越好。
3. 流變學測試
黏度測試:使用旋轉黏度計或斯托默黏度計測量涂料黏度,分散性差的涂料可能出現(xiàn)觸變性異常(如假塑性或脹流性)。
觸變指數(shù):通過高低剪切速率下的黏度比值評估顆粒分散穩(wěn)定性,觸變指數(shù)高可能表明顆粒易絮凝。
4. 穩(wěn)定性測試
儲存穩(wěn)定性:將涂料在高溫(如50 ℃)或低溫條件下儲存一定時間,觀察是否分層、沉淀或黏度變化。
離心加速測試:通過離心機加速沉降,計算沉降速率或殘留固體量,分散性好的涂料沉降慢。
電化學穩(wěn)定性:測量Zeta電位,電位絕對值高(>±30 mV)表明顆粒間排斥力強,分散體系穩(wěn)定。
5. 顏色與光學性能測試
色差儀:測量涂料干燥后的色差(ΔE),分散性差會導致顏色不均勻。
光澤度計:分散性好的涂料表面光滑,光澤度更高(如60°角測量)。
透明度/遮蓋力測試:分散不良的涂料可能因顆粒團聚導致遮蓋力下降或透明度不均。
6. 應用案例對比
參比樣法:與已知分散性良好的同類涂料對比,評估顏色、細度、穩(wěn)定性等指標。
動態(tài)分散測試:在分散過程中實時監(jiān)測功率消耗,分散完全時功率曲線趨于平穩(wěn)。
四、分散劑的種類和原理
分散劑的種類包括陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性型、高分子型等。
類型 |
特點和應用 |
示例 |
陰離子型 |
親水基帶負電荷,適用于水性涂料與油墨;通過電荷斥力穩(wěn)定分散體系。 |
羧酸鹽(如油酸鈉)、磺酸鹽、硫酸酯鹽 |
陽離子型 |
親水基帶正電荷,對炭黑、氧化鐵分散效果顯著;需注意與樹脂的化學兼容性。 |
季銨鹽、胺鹽類 |
非離子型 |
不帶電荷,依賴空間位阻穩(wěn)定體系;常用于水性涂料輔助潤濕。 |
|
兩性型 |
同時含陰、陽離子基團,適用于復雜體系;需控制酸值以避免影響附著力。 |
磷酸酯鹽型高分子聚合物 |
高分子型 |
通過錨定基團與顏料表面結合,提供長效穩(wěn)定性;廣泛應用于高要求工業(yè)涂料。 |
聚丙烯酸酯、聚氨酯分散劑 |
五、分散劑在涂料中的作用
提高顏填料含量:水性涂料配方中,當顏填料的含量增加,打漿時粒子的相互碰撞也會相應增加,降低了分散的動能,使得漿料黏度增高,也增高了能耗。加入分散劑,可以分散更高的顏填料含量,使粒子破碎更加迅速,同時防止研磨過程中的黏度升高。這樣一方面可以分散更高的顏填料含量,一方面縮短分散時間,減少能耗。
提高涂料光澤:涂料里面包含的顆粒粒徑越小,光澤度越高。涂料中的大顆粒,要么沒法有效分散,要么絮凝,或者在配制過程中發(fā)生刺激起晶。聚合物分散劑可以避免由于絮凝而形成的大顆粒,改善涂膜。
提高涂料遮蓋力:光在表面反射和通過的數(shù)量決定涂料的遮蓋力,顏料種類及分散程度對此有影響。對于白漆,聚合物分散劑的添加可以減少鈦白粉等顏填料團聚、降低粒徑以提高表面積,可以進一步提高遮蓋力。
提高色漆的中色漿的著色力:對于色漆,聚合物分散劑的加入可以降低顏料的平均粒徑以提高著色強度。分散劑使更細小的粒子碰撞穩(wěn)定性增加,不絮凝,從而充分發(fā)揮其內在的著色強度。
防止浮色發(fā)花:在制漆,藍、黑色漆容易浮色發(fā)花。這是因為如果沒有良好潤濕,這兩種顏色粒子的密度、粒徑、運動速度與鈦白粉相差的很大,一種顏料因重力下沉另一種上浮導致浮色發(fā)花。如果兩種粒子都潤濕良好,粒子的無規(guī)則運動會使得涂料趨于均一化,涂料浮色發(fā)花的現(xiàn)象將得到改善。
改善涂料流平性:流平性是涂料在特定表面擴散的能力。裝飾涂料的刷痕通常就是由流平性不足造成的。涂料的流平性能很大程度受顏填料影響。顏填料引入體系后,顆粒受化學鍵和物理相互作用影響,體系不穩(wěn)定,非常容易產(chǎn)生觸變性和假塑性,影響涂料流平性能。當加入分散劑后,由于顏料顆粒在聚合物分散劑作用下更加穩(wěn)定,流平性提高。
防止絮凝:顏填料粒子絮凝的原因很多,一般比表面積大的,粒徑小的顏料更易發(fā)生絮凝。分散劑一方面使兩種顏料粒子的表面所帶的電荷不相同,使粒子相互排斥;另一方面通過吸附在顏料粒子表面上的飽和吸附層,將一定量的顏料粒子連接起來,控制絮凝。
防止沉降:分散劑防止沉降的原理與上相同。比表面積小的,粒徑大的顏料容易沉降。分散劑通過電荷作用和空間位阻作用,使顏填料顆粒不絮凝,將其粒徑控制在一定范圍內,可以防止顏填料沉降,有利于涂料的保存。
評價涂料分散性,需要綜合考慮物理化學性質的直接測量和涂料應用性能的間接反饋,確保分散過程中的每一步都達到最佳狀態(tài)。選擇合適的分散劑并優(yōu)化分散工藝,可以有效提高涂料的分散性和最終性能。
來源:涂料工業(yè)