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文档简介
1、第一节涂料用颜料的特性和作用、世界涂料的发展有着悠久的历史,从生产技术的传统生产方式向现代生产方式(即调色生产方式)的转换也有半个世纪。 涂料生产方式的进步和转换伴随着颜料形态的变化,某些颜料形态表现出特定的涂料生产方式。 颜料种类多,用途广泛,一般将颜料分类成着色颜料、体质颜料、防锈颜料、功能颜料4种。 一、颜料的分类1着色颜料白色:二氧化钛、锑白、锌氧粉、亚金属铅钡白蓝色:铁元素兰、酞菁、群青绿色:氧化铬绿、金属铅铬绿、酞菁绿黄色:铬黄、镉黄、铁元素黄、亚金属铅黄、汉黄3防锈颜料金属铅黄、磷酸亚乙酸5硅酸盐玻璃科红白绿黑黄及其丰富多彩的玻璃色素,玻璃料6陶瓷颜料的各色陶瓷调色剂。 代表性介
2、绍各颜料(主要品种)的简单性能、特征:1)铬黄色鲜艳,黄色颜料中隐蔽力和着色力好的品种,在大气中不粉化,但耐光性对一盏茶不理想,在光的作用下变暗,强无机酸溶解,对遭遇硫化氢的人体有毒,各种颜色2 )铁元素黄的特征是隐蔽力强,着色力好,耐光耐酸碱性也好。 但是,耐酸,耐高温,温度达到150200时脱水,转换为铁元素红色颜料,在275300时转换速度非常快。 3 )耐晒黄具有纯黄色,遮盖力高,着色力比铬黄强3倍,耐光性好,耐酸碱性也好,有在高温下带红色的倾向,但耐溶剂性差,可以代替铬黄用于常温干燥的涂料。 4 )锑红:其色光在橙红到柴红之间变化,遮光力和着色力高。 具有优良的耐光性和耐高温性,耐大
3、气影响强,耐污染瓦斯气体、耐碱、耐酸性强,在浓酸中只有加热时才逐渐溶解。 锑红在涂料生产中使用量多,也可以在腐蚀条件不太严格的条件下代替防锈颜料使用。 5 )甲苯胺红:也称红色,具有鲜艳的红色,具有较高的耐光性、耐水性和耐油性,具有良好的耐酸性,隐蔽力强,耐热130140,容易研磨,因此该品种是很好的红色颜料,广泛应用于涂料生产6 )铁元素兰:也称华兰或普鲁士兰不溶于油和水,隐蔽力强,耐碱能力差,不能与碱性颜料并用,也不能用于呈现碱性的物体表面。 7 )酞菁染料铜:也称酞菁染料兰,是一种色彩鲜艳、着色力强、耐光、耐药性强、性能优异的蓝色颜料。 因此,多用于涂料生产。 8 )锌氧粉:氧化锌是一种
4、盐化学基性颜料,可以与涂料中的游离脂肪酸形成亚金属铅皂,具有使调墨油增粘的倾向,用无机酸和冰乙酸溶解。 其特性为纯白,不粉化,具有良好的耐光、耐热、耐候性,适合外用涂料。 但着色力和隐蔽力不如亚金属铅钡白和钛白粉。 9 )钛合十礼:有两种不同的结晶形状。 一种是金红石型钛白粉,呈现乳白色的调墨油在室外不发生粉化现象,另一种是锐钛矿型钛合十礼白粉,呈现蓝头白色。 用这个在室外使用调墨油的话容易引起粉化现象。 该特征决定了它们的使用情况,一个用于室外涂料,另一个用于室内涂料的颜料。 共同的关系是,颜色纯白,具有高着色力和遮盖力,能耐光、耐热、稀酸和碱。 是制造白漆和浅色漆不可缺少的重要颜料。10
5、)热解炭黑:涂料生产中使用的黑色颜料常用热解炭黑。 其特征在于,粒度细,着色力和隐蔽力高,耐光、耐热、耐酸碱、吸油量大,是制造涂料的最通用的黑色颜料。 缺点是吸湿性大,涂料中的热解炭黑会减慢涂料的干燥速率,增加缩合度。 11 )氧化铬绿:耐久力最强的绿色颜料,具有优异的耐光、耐候、耐高温(700 )、耐酸碱、耐瓦斯气体侵蚀等性能。 但着色力和遮盖力不如金属铅铬绿色,颜色不鲜艳。 在化工厂和耐酸雾等环境的涂料中经常作为颜料使用。 12 )铝粉:俗称银粉,有银色光泽的金属颜料。 其特点是具有高的隐蔽能力,阻止反射、散热、紫外辐射透过的能力强,能够阻止水分瓦斯气体和其他腐食性瓦斯气体侵入涂膜,耐热性
6、高。 因此,在油槽车、冷气车、高温使用设备的涂料中经常使用颜料。 13 )铜粉:也称为金粉,由铜合金粉末制成,有金黄色的光泽。 其特点是隐蔽力弱,自反性和散热性差,用于装饰涂料的生产中作颜料。 2防锈颜料防锈颜料的品种也不少,根据其性质可分为物理防锈颜料和化学性能防锈颜料2种。 防锈颜料是防锈漆的重要组成部分。 物理防锈颜料是一种自身化学性质比较稳定的颜料,它们自身的物理性能、化学性能稳定,质硬,颗粒细小,填充性优良,能提高涂膜密度,降低涂膜渗透性发挥防锈作用。 氧化铁元素红属于这种物质。 由于铝粉的防锈性,铝粉具有鳞片状结构,漆膜致密,反射紫外辐射的能力强,可提高漆膜的老化防止能力。 红丹、
7、亚金属铅铬系黄、铅酸钙元素、锌粉、铅粉等化学防锈颜料,属于这种防锈颜料。 1 )红丹:又名铅丹,是一种使用历史悠久的防锈颜料,是一种与亚麻子油配合制成的防锈漆,防锈性能好,对铁元素钢防锈表面的处理要求不高,对残留的水垢表面也有很好的防锈效果。 但是缺点是有毒,容易引起中毒的金属铅比较大,不能用于容易沉淀的轻金属防锈,涂上容易发生电化学腐蚀的红丹防锈漆后,要马上涂上表层涂料。 不这样做的话,底漆容易变白和粉化。 2 )亚金属铅铬黄:是最适合维护底漆的防锈颜料,也是良好的轻金属防锈颜料,暴露于大气效果好。 3 )铅酸钙元素、铅粉等都是金属铅类颜料,毒性大时会在云同步上消耗大量的金属铅金属,因此,从
8、发展的观点来看,应该替代其他防锈颜料。 3体质颜料又称无机填充剂,是天然矿物或工业副产品,由于价格低廉,折光率、油和合成树脂相近,不具有着色力和隐蔽力,可在涂料中与其他着色颜料混合使用。 其作用是强化涂膜的体质,增加涂膜的厚度,使涂膜变硬耐磨,体质颜料中比重轻,悬浮力好,可以防止重大颜料沉淀的体质颜料粒子中有纤细的,可以提高涂膜剂的平润性的体质颜料中有致密的结构由于使用的体质颜料可以提高涂膜的抗老化能力,因此可以得出结论:可以节省功能过剩的着色颜料,保证其涂料质量,降低涂料成本,因此使用体质颜料的作用是降低涂料成本,提高涂料的性能和质量。 常用体质颜料的品种分类如表3所示:1 )沉淀硫酸钡:又
9、称重晶石矿粉,化学性质稳定,耐酸、耐碱性,可提高涂膜的硬度和不透明性。 缺点是比重大,容易使涂料沉淀。 2 )碳酸钙元素:能够水解作用生成氢氧化钙元素,具有化学活性,能够提高底漆中涂膜起泡和破裂现象的重要体质颜料涂膜的密合性,提高涂膜剂的防霉能力。 由于具有这样的特点,适用于制备海洋大气中使用的涂料。 碳酸钙元素不优选在工业大气中使用与酸性防锈颜料配合而成的涂料。3 )滑石粉:利用羟基化学基的作用提高了涂膜的密合性,改善了涂膜的油漆工性,防止了涂膜中的颜料沉淀堆积,增强了涂膜强度的羟基化学基配合物。 在工业大气中使用,有很好的效果。 4 )云母粉:鳞片状体质颜料,能降低涂膜的吸水性和渗透性,增
10、强抗紫外线能力。 5 )硅藻泥:化学性比较稳定,吸油量大,涂膜呈微小的“锯齿状”,也可作为增强防锈漆附着力的平光剂和适度控制剂使用。 二、颜料的主要性质颜料质量的好坏由几个主要性质可以表示一般常用的着色力、隐蔽力、耐光性和耐候性、粉化、耐热性、耐盐化学基性等。 1 .着色力:将一种颜料和另一种颜料混合形成颜色强弱的能力。 这种能力称为着色力。 着色力强时,材料减少,反而变得容易。 白漆中常用的群青除去它们的黄印群蓝的着色力越大,使用量越少。 2 .隐藏力:将调墨油涂布在物体表面时,隐藏被涂物表面颜色透过的能力,称为该调墨油的隐藏力。 颜料的隐蔽力是涂料涂膜中的颜料受到涂膜复盖表面,不能透过涂膜
11、露出底色的能力。 颜料的隐藏力用隐藏l平方米面积所需的颜料克数表示。 3、耐光性和耐候性:颜料是在阳光和大气的作用下,其颜色和性能变化阻止或缓和这种变化的能力,被称为该颜料的耐光性和耐候性。 这种性能的好坏是表明该颜料质量好坏的重要因素。 特别是外用涂料是应该考虑的因素。 云母氧化铁元素和金属铝粉等有吸收紫外光的能力,有助于提高涂膜的耐候性。 4 .粉化:涂料使用中涂膜中的粘合剂被破坏,其中的颜料残留在涂膜内而无法形成粉末的现象称为粉化。 粉化的原因是粘结剂的光化学分解造成的。 5、耐热性:涂料使用中,涂膜中的颜料不受使用环境温度上升的影响,维持颜色不变色的能力,这种性能称为该颜料的耐热性。
12、使用油漆作的产品是涂料耐热性的重要质量指标。 6 .耐酸碱性:涂料使用中,涂膜中的颜料具有受酸碱腐蚀时不变色的能力,被称为该颜料的耐酸碱性能。 水溶性涂料用颜料必须是耐酸碱性。 三、颜料的功能是,为了提高和改善涂层的耐温性及其他性能,将耐热树脂适当配合一部分耐热颜料制成涂料。 简述工业实践中可选择的面部填料。 二氧化钛熔点高达1830,热安定性良好,是最常用的白色着色颜料,常用于涂层的着色、搪瓷、釉、陶瓷釉以及高温油漆作。 由于锌氧粉的膨胀系数与二氧化硅(玻璃质和搪瓷的主要成分)以及膨胀系数相近,在陶瓷工业中的应用占有重要地位,被广泛应用于涂料行业的着色和作为耐热涂料的颜料中。 氧化锑主要用于
13、防火涂料,有时在耐热涂料中加入该白色颜料,但一般多与玻璃料组合使用。 氧化铁元素体系中氧化铁元素红是最典型的防锈耐热着色颜料,其使用范围相当广泛,多用于耐热防锈底漆。 但是,氧化铁元素黄不太耐热,138204时因脱水变成红色。 镉红、镉黄颜料具有优异的耐热性能,且色彩鲜艳,是耐热涂料中最常用的着色颜料之一。 绿色颜料中只有氧化铬绿色具有高耐热性能,具有一定的耐酸碱性能,对光稳定。 不足之处是脸科的色彩亮度不好。 是目前仍常用于防腐蚀耐热涂料制造的绿色着色颜料。 蓝色颜料中的铁元素兰颜料的熔点高达950,是将氧化铁元素、磷酸铁元素和氢氧化铝或氧化铝混合燃烧制成的带绿色的蓝色颜料。具有耐热、耐光、
14、耐酸、耐酸碱性能量、涂料用着色颜料和制造玻璃和蜂窝混合双打的着色颜料。 群青颜料是半透明的蓝色颜料,不溶于水,衰减、耐候、耐光性好。 但是,着色力、隐蔽力差。 常用于橡胶、涂膜剂、搪瓷等行业的着色颜料。 酞菁染料颜料色彩鲜艳,特别是稳定型酞菁染料颜料,具有优异的耐热、耐光、耐酸碱、耐溶剂性能。 但是,在耐热涂料中使用的较少的有机染色,主要用于涂料、橡胶等工业着色颜料。 热解炭黑和灯布拉克也有一定的耐热性,含有一定量的挥发物质,耐热性高达l 000以上,但其颜色在400时会逐渐消失。 铝粉是制备耐热涂料最具用途的颜料,广泛使用于高温涂料具有反射热,可在自身耐热及高温下与铁元素形成合金的长期保护作
15、用,具有隐蔽力强、成本低等综合性能。 其结构为磷片状,抗氧化性能良好,但容易被碱和无机酸侵蚀,耐药性差。 锌粉是防锈金属颜料,在铁元素钢表面作为阴极牺牲而发挥保护作用。 在这一点上,比铝粉优越,但耐热性能比铝粉差,因此不能用于制造耐温更高的涂料。 锌粉的最佳用途是制备耐热防腐蚀的有机或无机富亚金属铅涂料和特殊涂料。 在耐热涂料,功能颜料和体质颜料也有一定的用途,不过,在处方上很少使用。 这些个的颜料会降低涂层的光泽。 通常常用滑石、石棉、灰水晶、云母等含二氧化硅材料科,即使添加少量二氧化硅,也能改善涂层对铁元素钢表面的附着力,提高涂料的耐热性能。 使用适当比例的高、中、低熔点玻璃料配合陶瓷颜料
16、,高温密合性好,可以制成光泽、耐腐蚀、耐热冲击的涂层,且加入不同的颜料或采用不同颜色的玻璃色素,能够得到一系列不同颜色、不同耐热性能的耐高温涂料品种四、涂料用颜料的发展趋势颜料可分为其组成成分、无机颜料、有机染色。 无机颜料的耐光性、耐药性、耐候性比一般有机染色优异,但色调不比有机染色鲜明,着色力相对较低。 例如氧化铁元素红、氧化铁元素黄。 在有机染色中,有现有的有机染色(或称为古典的有机染色)和现代的高级的有机染色。 通常,将酞菁染料颜料在先的品种总称为以往的有机染色,例如偶氮颜料。 此后出现的高性能颜料被称为现代高级有机染色,例如酞菁染料颜料、缩合型偶氮颜料、酮颜料。 前者结构简单,分子量
17、低,耐光耐候性差,价格相对便宜,一般只能在家庭内使用,而个别品种在特殊情况下也可以在室外使用。 后者由于分子量大,结构复杂,具有非常优异的耐光性、耐候性、耐迁移性,其耐久性也与铁元素系颜料匹敌,颜色鲜艳,但价格高。 a、无机颜料类发展动态1、铬系颜料铬系颜料为无机颜料,主要成分为铬酸盐,有金属铅铬黄、钼铬红、防锈颜料三大系列20馀个品种,广泛应用于涂料、塑料、橡胶、油墨工业。 其具有着色力高、稳定性好、耐光性、耐药性好等特点。 由于该产品有毒性,仅限于工业用途,不能在食品、玩具等行业使用。 铬系颜料虽然继续被有日子应用,但其用量在全世界越来越少。 今后在三年五载间,特别是国内,铬系颜料依然是主
18、要的着色剂。 更在短时间内扩大铬系颜料市场。 目前,许多铬系颜料生产企业正在致力于致密的SiO2复膜型颜料的开发。 被复铬黄色的特征是耐热性高达300,而且耐药性和耐候性也良好,这一缺点是初期颜料的强度与普通型相比大幅降低,但色调鲜明,适用于加工温度高的塑胶制品和要求耐受力的工业涂料。库克公司是美国新泽西Newark工厂,1996年中止了普通型金属铅铬黄色颜料的生产,释放了生产能力,投资800万美元重新增加了生产能力,并全部用于生产致密的SiO2被膜型颜料。 在今后的发展中,耐SO2型颜料将成为铬系颜料的新发展领域。 耐二氧化硫型也被称为耐酸雨型,主要特征是具有优良的耐大气中SO2性,特别适合工业化地辖区和容易下酸雨的地辖区设施。 这种铬酸铅颜料兼具耐光性、耐侵入部件、耐热性等预成型的性能的大部分。 铬系颜料有较好的前景,但随着环保要求的加强,总有一天会被淘汰。 各国科学家将致力于这方面的研究,找到更合适的代用品。 日本已经开发出黄色无
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