1、 第5章 涂料生產(chǎn)和色漆的制備樹脂（成膜物）+溶劑漆料；漆料+助劑清漆；清漆+顏料色漆； 5.1 涂料的生產(chǎn)概述漆料制備化學(xué)合成、溶解、煉制；顏料分散潤濕、研磨、穩(wěn)定；色漆配制添加助劑、混合完成。漆料生產(chǎn) 直接作為漆料：醇酸樹脂、乳膠乳液等。 需要溶解：環(huán)氧樹脂、硝基纖維素等。 需要煉制：酯膠漆料、酚醛樹脂漆料等。醇酸樹脂生產(chǎn)醇解、酯化加溶劑稀釋脫水氨基樹脂生產(chǎn) 反應(yīng)釜 標(biāo)準(zhǔn)釜式反應(yīng)器 錐底釜式反應(yīng)器 色漆配方設(shè)計程序顏料用量：依據(jù)漆膜的光澤和顏料的CPVC確定；計算顏料的PVC：散光遮蓋的最佳PVC：顏料粒子的空隙等于可見光的半倍波長。確定工藝：研磨、分散、混合等。白色酯膠磁漆的配方計算實例

2、：鈦白粉顏料體積=2210.32=70.72輕重碳酸鈣顏料體積=440.373=16.41 顏料總體積=70.72+16.41=87.13涂料的PVC=87.13/（87.13+337.42）=20.52%示例：常見色漆的PVC注意防銹顏料 白色磁漆配方實例成膜物顏料催干助劑溶劑配方設(shè)計需要考慮的問題涂料的使用環(huán)境：戶外、室內(nèi)； 干燥環(huán)境、潮濕環(huán)境； 溫暖氣候、溫差變化較大的氣候；被涂物種類：木器（是否防水）、金屬（需要防腐）。被涂物加工性能：是否金屬加工。被涂物外觀要求：光澤、顏色（透明性）成本：市場可接受程度。 配方設(shè)計內(nèi)容成膜物的結(jié)構(gòu)：硬度、柔軟性、干燥速度顏料PVC：漆膜外觀要求、力學(xué)

3、性能要求溶劑選擇和固體物含量：涂料施工粘度要求涂料生產(chǎn)工藝確定：漆料合成、顏料分散研磨、配漆 5.2 顏料分散及穩(wěn)定根據(jù)德國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（GermanStandardOrganization）命名法，認(rèn)為顏料顆粒狀態(tài)可分為：原生顆粒（原始形態(tài)）、凝聚體和團(tuán)聚體。 一般商品顏料顆粒是指比團(tuán)聚體還大的粒子，粒徑在250m至750m（相當(dāng)于通過60至200目篩）。色漆最終性能的好壞很大程度上取決于顏料均勻分散，持久穩(wěn)定、無凝聚、無沉降的效果。顏料形態(tài)原生顆粒（原始形態(tài)）凝聚體團(tuán)聚體5nm1m100m250750 m 一、顏料的分散過程 顏料的分散過程分為相互影響、相互制約的三個過程 潤濕、 研磨與分散（

4、分離）、 穩(wěn)定 潤濕的效果和速度取決于顏漆料的表面張力差與漆料的黏度。漆料的表面張力與黏度越小越容易潤濕。1、潤濕2、研磨與分散（分離）將顏料原生顆粒從團(tuán)聚體分里開來的過程，該分離過程是通過施加在顏料上的剪切力或撞擊力來實現(xiàn)的。 提高剪切力可通過提高體系黏度和剪切速率來實現(xiàn)，在涂料工業(yè)上常用提高體系的內(nèi)相黏度來提高剪切力。內(nèi)相粘度來源于顏料。 =D剪切力剪切速率：決定于設(shè)備內(nèi)相粘度：決定于顏料分散 潤濕過程需低黏度，分散過程需高黏度，如何平衡他們的要求。由門尼公式： 在體系中多加顏料少加成膜物來平衡潤濕與分散對黏度的要求。 3 、穩(wěn)定 顏料經(jīng)分散細(xì)分后，粒徑減小，表面積增大，顏料表面自由能也增

5、加，造成細(xì)化的顏料不穩(wěn)定性。 當(dāng)機(jī)械研磨能去除以后，顏料粒子會再凝集起來。為此需要對分散后的顏料進(jìn)行穩(wěn)定。 所謂的穩(wěn)定就是使顏料顆粒處于準(zhǔn)穩(wěn)定態(tài)，即使顏料團(tuán)聚體經(jīng)分散、潤濕后獲得的粒徑和粒徑分布應(yīng)該在涂料規(guī)定的儲存期內(nèi)保持不變。 穩(wěn)定化是提高分散效率的關(guān)鍵之一，它要求潤濕速度要大于或等于分散速度。如果小于分散速度，那就是部分已分離的初級粒子又聚集了，還需要再次分離，從而降低了研磨效率，延長了研磨時間。（1）電荷穩(wěn)定（水分散體系如：乳膠漆） ： 使粒子表面帶電，形成雙電層，相互排斥，減少碰撞。穩(wěn)定的類型（2）立體保護(hù)穩(wěn)定（熵排斥） 電荷排斥機(jī)理在水性分散體系中比較重要 ，含鈣和鋅離子的肥皂能作為

6、有效的顏料分散劑，通過金屬離子吸附在顏料表面，使其表面帶有離子電荷以達(dá)到穩(wěn)定的分散體系。 然而，大多數(shù)情況下，在有機(jī)分散體系中熵排斥是更加重要的穩(wěn)定機(jī)理。 熵 排 斥 形成較厚的吸附層，相互排斥。吸附層厚度達(dá)到89nm以上。 只有溶劑存在時，吸附層太薄，可以添加表面活性劑可以增加厚度，但是單純使用表面活性劑(SAA:surface active agent) 容易脫落，再添加聚合物使其形成厚度達(dá)50nm的吸附層，起到保護(hù)作用。 二、顏料分散體的穩(wěn)定機(jī)理 顏料分散體不穩(wěn)定的現(xiàn)象: 沉降、絮凝、粘度升高1 、 顏料的沉降 沉降：是指在某種力場（重力、離心力）中利用分散相與連續(xù)相之間的密度差異使之發(fā)

7、生相對運(yùn)動實現(xiàn)分離的過程。 相關(guān)知識：沉降的利用 沉降是化工分離工程中分離非均相混合物常用的一種方法。（1）收集分散物質(zhì)（2）凈化分散介質(zhì)（3）環(huán)境保護(hù) 沉降對涂料的儲存、壽命是不利的，顏料在涂料中的沉降主要是重力沉降?？梢岳盟雇锌怂钩两邓俣裙浇忉屚苛现械念伭铣两惮F(xiàn)象。從式中可看出：r（粒子半徑）， ，（1- 2 ） v 粒子表面吸附低聚物和SAA，r增加， 1也減少。增加介質(zhì)的黏度 如添加觸變劑和增稠劑 2 、顏料的絮凝 絮凝會嚴(yán)重影響涂料的性能：（1）降低遮蓋力。（2）降低 CPVC 值，從而影響涂料的機(jī)械性能。（3）影響涂料的光澤。（4）絮凝會增加涂料的黏度，不利于流平。 顏料顆粒間

8、存在兩種作用力：一是吸引作用(范德華力）；二是排斥力，當(dāng)吸引力大于排斥力時，則顆粒發(fā)生絮凝或聚集。粒子數(shù)半衰期：粒子數(shù)減半需要的時間式中k是常數(shù)，T是溫度，n0是初始粒子數(shù)。 由顏料粒子的半衰期公式可見： ，t1/2 ，但是單提高黏度不足以穩(wěn)定涂料。能否使顏料顆粒穩(wěn)定關(guān)鍵是如何提高顏料顆粒間的斥力。增加雙電層厚度，使粒子排斥力大，不讓高能粒子碰撞進(jìn)入吸引區(qū)。 立體保護(hù)作用中，吸附層越厚，分散體系越 穩(wěn)定，所吸附的聚合物的結(jié)構(gòu)對立體保護(hù)效果有重要的影響。（1）分子量愈大，吸附層愈厚。（2）聚合物中的極性基團(tuán)不要連續(xù)排列，而要有一定的間隔。如：高醇解度聚乙烯醇平鋪在粒子表面，吸附層較薄。 （3）溶

9、劑：選擇不良溶劑，吸附聚合物密度高，吸附量大，穩(wěn)定性好。 3 、貯存時黏度的上升 針對顏料顆粒的“返粗”，在色漆的制備中必須采取“后穩(wěn)定化”措施。（1）低分子聚合物聚集，高分子脫附，使介質(zhì)粘度升高。（2）酸堿顏料的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致凝膠。（3）金屬顏料與酸反應(yīng)導(dǎo)致凝膠。（4）多聚磷酸鹽水解，失去螯合作用。 4 、表面活性劑的作用（1）潤濕作用：降低介質(zhì)表面張力。（2）穩(wěn)定作用：產(chǎn)生吸附雙電層，陰離子和非離子活性劑配合形成的雙電層更加穩(wěn)定。（3）擠水顏料：直接將濕研磨的顏料加入油溶劑中，用表面活性劑處理使顏料進(jìn)入油相。 三、聚合物的保護(hù)作用與丹尼爾流動點分析： （1）聚合物濃度低，沒有足夠的保護(hù)作用

10、，吸附層薄。聚合物濃度高，低聚物吸附占有顏料表面，吸附層更薄。選擇合適的聚合物濃度。 （2）粘度：增加體系粘度，剪切力大，有利于顏料分散。但顏料量多，外相粘度高，設(shè)備負(fù)荷大，而且聚合物濃度小不利于保護(hù)作用；顏料少，剪切力小，分散效果不好。 （3）如何決定聚合物濃度和顏料量：丹尼爾點。V-研磨漿中顏料體積分?jǐn)?shù)；U-終極顏料體積分?jǐn)?shù)； 丹尼爾流動點 配制一系列不同濃度的成膜物溶液，取一定的顏料，然后滴加配好的溶液，同時進(jìn)行研磨，達(dá)到同一規(guī)定的黏度，測出該黏度下溶液與顏料體積之比值做圖，所得曲線的最低點為丹尼爾點，該點的濃度為最佳樹脂濃度。 在丹尼爾點的右側(cè)，溶劑含量少，樹脂濃度高，粘度大不利于潤濕

11、和分散；在該點的左側(cè)，雖然外相黏度降低了，但聚合物吸附的少，容易發(fā)生絮凝。等粘度曲線最佳濃度點 丹尼爾點測定中不出現(xiàn)最低點原因可能是該聚合物和溶劑的組合對該顏料不能獲得穩(wěn)定的顏料分散體系。解決的方案：（1）改變?nèi)軇海?）改變聚合物：增加分子質(zhì)量或增加極性基團(tuán)。（3）添加穩(wěn)定劑（分散劑）：DC分散劑等。其它方法：（1）塑性流變儀；（2）Red Devil振動器法；（3）迫近法 5.3 顏料的分散設(shè)備和工藝 顏料要實現(xiàn)較好的分散必須選擇合適的分散設(shè)備并配以合適的研磨料黏度。利用研磨設(shè)備進(jìn)行分散時，顏料聚集體的分離主要取決于三個因素：有效的分離區(qū)，作用于聚集體上的能量及研磨時間。 常用涂料分散設(shè)備

12、1 、三輥機(jī) 三輥機(jī)是典型的利用剪切力作用來分散顏料的，利用三輥機(jī)時要注意溶劑應(yīng)為低揮發(fā)性的冷卻降溫在研磨料配方上應(yīng)考慮黏度受熱而下降。三輥機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖2 、球磨機(jī)球磨機(jī)利用剪切力和撞擊力來實現(xiàn)分離。 3 、砂磨機(jī)4 、高速盤式分散機(jī)工作原理 5.4 色漆的制備組成：成膜材料（基料）、溶劑、顏料、助劑。基料：轉(zhuǎn)化型：油脂、油基樹脂、醇酸樹脂、氨基樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、熱固性丙烯酸樹脂。非轉(zhuǎn)化型：纖維素改性聚合物、氯化橡膠、乙烯樹脂、丙烯酸酯類。色漆的制備步驟球磨（分散）調(diào)稀調(diào)漆 研磨終點的判斷及注意問題 (1)細(xì)度扳測定法涂料細(xì)度測定法 GB/T 1724-1979 測定方法： 1.將符合產(chǎn)

13、品試樣，取出數(shù)滴，滴入溝槽最深部位，即刻度值最大部位。 2.以雙手持刮刀，橫置于刻度值最大部位(在試樣邊緣處)使刮刀與刮板表面垂直接觸。在3秒鐘內(nèi)，將刮刀由最大刻度部位向刻度最小部位拉過。 3.立即(不得超過5秒鐘)使視線與溝槽平面成1530角，對光觀察溝槽中斷痕處，并記下相應(yīng)的刻度值。（2）通過遮蓋力和著色強(qiáng)度來反映（3）調(diào)稀中的問題：用純?nèi)軇┤菀桩a(chǎn)生絮聚。（4）配色工序：使用計算機(jī)配色調(diào)制。附：液體及涂膜的一般性能檢測標(biāo)準(zhǔn) 1、涂料的分類與命名 GB-T2705-1992 涂料產(chǎn)品分類命名和型號 2、液體涂料的黏度 GB-T1723-1993 涂料粘度測定法 GB-T9269-1988 建

14、筑涂料粘度的測定斯托 默粘度計法 3、貯存穩(wěn)定性 GB-T6753.3-1986 涂料貯存穩(wěn)定性試驗方法 4、遮蓋力 GB/T 1726-1979(1989) 涂料遮蓋力測定法 5、干燥時間 GB/T 1733-1993 漆膜干燥時間的測定法 6、漆膜厚度 GB/T 1764-1979 漆膜厚度測定法 7、漆膜硬度 GB-T6739-1996 涂膜硬度鉛筆測定法 GB/T1730-93 擺桿阻尼漆膜硬度測定法 GB/T9279-88 克利曼硬度法 GB-T9286-1998 色漆和清漆漆膜的劃格試驗 8、漆膜耐沖擊性 GB-T1732-1993 漆膜耐沖擊測定法 9、漆膜的柔韌性 GB-T1731-1993 漆膜柔韌性測定法 10、涂層附著力GB-T5210-1985 涂層附著力的測定法拉開法 11、漆膜耐磨性 GB/T 17691979 漆膜耐磨性測定法 12、色漆流掛性的測定GB-T9264-1988 色漆流掛性的測