颜料的使用方法.doc

摘要：介绍了涂料研制中颜料及临界颜料体积浓度 (PVC&CPVC) 概念的基本使用方法及在EXCEL 中的应用。 关键词：颜料体积浓度 (PVC ）；临界颜料体积浓度（ CPVC ）； EXCEL 1 前 言 色漆的配方设计，一般可以分为以下几个步骤：根据色漆的应用性能选定主要成膜物质；选定颜、填料，以及它们和成膜物质的比例；选用溶剂、助剂及它们的使用配比。 其中和色漆实验直接相关的是第步，即选用颜料及制订出颜料和成膜物质的比例，它是决定涂膜的最终性能的关键步骤之一。 2 颜料及临界颜料体积浓度（ PVC&CPVC ）在配方设计中的应用 颜、填料和成膜物质比例的确定这一步骤相当重要，在涂料的使用性能确定后，其中树脂、填料的品种也基本确定，此时颜、填料和成膜物质比例会大大影响到涂料性能。通过使用颜料及临界颜料体积浓度（ PVC&CPVC ）的概念拟订配方会更准确、简便，所设计出来的配方与涂料的期望性能很接近，因而会大大减少实验量。 2.1 颜料体积浓度（ PVC ）概念 颜料体积浓度（ PVC ）是指涂料中颜料和填料的体积与配方中所有非挥发分（包括树脂、乳液的固体组分和颜料、填料等）的总体积之比 , 可用如下公式计算：式中， M i ：颜填料质量； M j ：漆基（树脂）质量； r i ：颜填料密度； r j ：漆基（树脂）密度 。 i=1 n, 表示不同颜填料的品种； j=1 m, 表示不同漆基的品种。 其中：漆基（树脂）质量和密度均指的是固体树脂的数值（若是乳液，其密度是指干漆膜密度，此时漆基体积 = 乳液质量固含量 / 乳液干膜密度）。得到 PVC 值后，在 0 100% 变化，值的大小可以影响到涂膜的性能。从 0 到 100% 时，涂膜从一个极端状态到另一个极端状态（从完全漆基到完全颜、填料），在此过程中，涂膜性能一般如下变化： 耐磨性、耐湿性、防腐蚀性、光泽度从高到低； 抗起泡性、渗透性、粘稠性、对比率从低到高。 2.2 临界颜料体积浓度（ CPVC ） 单纯的 PVC 值对涂料的影响并不直观，因此又引入了临界颜料体积浓度（ CPVC ）的概念，它指的是在 PVC 值增加过程中，当漆基树脂恰好能润湿所有颜料粒子时的 PVC 值，所代表的漆基树脂是指临界状态下的树脂含量。通过 PVC 和 CPVC 的比值能更直观地推算出涂料的性能。临界颜料体积浓度（ CPVC ）可以使用如下公式计算： 式中， M i ：颜填料质量； N i ：颜填料吸油量克数，以 100g 颜填料所需亚麻仁油的克数来表示； r i ：颜填料密度； 0.93 ：亚麻仁油的密度。 一般对于高性能外用色漆配方， P V C CPVC ，即 =PVC/CPVC 1 ，此时涂膜中漆基过量，处于低 PVC 状态，漆基能完全润湿颜填料。 内用涂料或底漆， PVC CPVC ，即 =PVC/CPVC 1 ，此时漆基量太少，不足以润湿颜料，处于高 PVC 状态。 P V C = C P V C ，即 = P V C / C P V C = 1 时，密度、拉伸强度、附着力达到最高点，遮盖力效率和掠角光泽（ 85 ）达到最低点。 涂料品种和 PVC/CPVC 的一般对应关系如图 1 涂料品种和 PVC/CPVC 的一般对应关系如图 1 所示。 3 具体应用 在 EXCEL PVC 工作簿中建立数据处理系统、数据库源文件，即工作表 sheet1 、 sheet2 。 3.1 数据处理系统 位于 PVC 工作簿中工作表 sheet1 ，以某一配方含有 7 种颜、填料及 6 种成膜物为例，建立如下页所示工作区： 工作区(1) 公式输入：分别从“一”到“十八”处输入如下公式： 一： =IF(B2=,VLOOKUP(B2, Sheet2!A:J,3,FALSE) 二： =IF(B2=,VLOOKUP(B2, Sheet2!A:J,4,FALSE) 三： =IF(OR(E2=,C2=),C2/E2) 四： =IF(OR(C2=,F2=),C2*F2/0.93/100) 五： =IF(B2=,VLOOKUP(B2, Sheet2!A:J,6,FALSE) 六： =IF(OR(I2=,C2=),I2*C2/1000) 七： =IF(SUM(C2:C7)=0,SUM(C2:C7) 八： =IF(SUM(G2:G7)=0,SUM(G2:G7) 十： =IF(B9=,VLOOKUP(B9,Sheet2!A:J,2,FALSE) 十一： =IF(B9=,VLOOKUP(B9,Sheet2!A:J,3,FALSE) 十二 ： =IF(OR(E9=,E9=0),C9*D9/E9/100) 十三： =IF(SUM(C9:C14)=0, ,SUM(C9:C14) 十四： =IF(SUM(G9:G14)=0,SUM(G9:G14) 十五： =IF(SUM(J2:J14)=0,SUM(J2:J14) 十六： =IF(OR(G8=,G15=),G8/(G8+G15) 十七： =IF(OR(G8=,H8=),G8/(G8+H8) 十八： =IF(OR(B16=,B17=),B16/B17) (2) 公式复制： 从一、二、三、四、五、六、十、十一、十二处输入公式后，单击该单元格，用 EXCEL 拖拽复制法分别拖拽复制至 E7 、 F7 、 G7 、 H7 、 I14 、 J14 、 D14 、 E14 、 G14 （其中 I8 、 J8 处的公式应删除）即可完成公式复制。 公式输入及复制完成后，仅在 A 、 B 两栏人工输入原材料编码与配方量，则其他输入公式处自动显示数值，不需要显示的列，可将其隐藏。同时可根据显示出的 PVC 和 CPVC 值及比值，用试差法调整配方量，获得理想的配方。 3.2 源文件 文件位于 PVC 工作簿中工作表 sheet2 ，建立如下工作区： 工作区 据库系统，即输入树脂、填料、颜料的性能指标（如树脂是乳液，则须输入其干膜密度）。 3.3 应用 (1) 首先根据产品用途确定树脂种类及颜、填料类型（此时各种原材料的性能数据已输入到数据库中）。 (2) 把原材料编码、假定的添加量输入数据处理系统中，即会得到 P V C 、 C P V C 、 P V C / C P V C 的值。 (3) 通过调整树脂及颜、填料的加入量可以得到合适的 P V C /CPVC 的值及产品的大约成本。 4 结 语 本系统的应用，主要是以方便快捷为目的，特别适用于配方调整及新配方设计，在拟定实验计划时，通过首先计算 PVC/CPVC 的值来推测实验结果，可以大大降低实验量，可以用于水性及溶剂型配方体系。 用于光泽涂料的配方设计时，可根据 PVC/CPVC 的值准确地判断出光泽的数值；用于平光涂料配方的设计时，可以根据 PVC/CPVC 的值较准确地判断出耐擦洗性的数值；用于特种