第五章涂料生產(chǎn)和色漆的制備涂料生產(chǎn)是把樹(shù)脂加入溶劑制成漆料，然后再用漆料配成清漆或色漆。色漆是把顏料穩(wěn)定地分散于漆料中的涂料，是涂料中生產(chǎn)量最大、品種最多的產(chǎn)品。原材料名稱(chēng)配方組成，kg原材料名稱(chēng)配方組成，kg長(zhǎng)油度豆油改性醇酸樹(shù)脂液(50%)187.0環(huán)烷酸鈣液(5%Ca)0.41鈦白粉(金紅石型)63.0環(huán)烷酸鋅液(5%Zn)0.41環(huán)烷酸鉛液(10%Pb)0.51防結(jié)皮劑液(25%)2.0環(huán)烷酸鈷液(5%Co)0.41二甲苯適量標(biāo)準(zhǔn)配方涂料的標(biāo)準(zhǔn)配方如上表所示，列出實(shí)際生產(chǎn)的涂料中所含有的各個(gè)成分的配方就是涂料的標(biāo)準(zhǔn)配方。在投入生產(chǎn)時(shí)，還需根據(jù)所選色漆生產(chǎn)工藝的不同，再擬訂一個(gè)生產(chǎn)配方?！?.2顏料的分散及穩(wěn)定為什么顏料要分散？大多數(shù)顏料是從水中沉淀制備出來(lái)的。在干燥期間，顏料粒子凝集膠結(jié)在一起，形成聚集體粉末。顏料顆粒的粒徑通常為5nm～1μm。聚集體是由幾萬(wàn)或幾十萬(wàn)這樣的顆粒組成，粒徑可達(dá)100μm以上。生產(chǎn)涂料時(shí)，需要把這些聚集體分散成其原有粒度，制成穩(wěn)定的分散體。顏料分散的過(guò)程顏料的分散經(jīng)過(guò)：潤(rùn)濕、分散和穩(wěn)定。（1）潤(rùn)濕顏料表面的水分、空氣被漆料置換，并在顏料表面形成新包覆膜的過(guò)程，稱(chēng)為潤(rùn)濕。潤(rùn)濕時(shí)首先要求溶劑滲入顏料聚集體中去，這需要時(shí)間。粘度大的漆料潤(rùn)濕聚集體內(nèi)部需要時(shí)間越長(zhǎng)。潤(rùn)濕需要的時(shí)間要長(zhǎng)，漆料的粘度要低。潤(rùn)濕方法：預(yù)混合好的漆漿通常在攪拌下升溫到50℃后，靜置過(guò)夜。次日，再進(jìn)行研磨分散，就能使顏料顆粒表面充分潤(rùn)濕。（2）研磨與分散顏料的顆粒大小是按規(guī)定要求生產(chǎn)的，但因形成聚集體，需重新分散開(kāi)。涂料中主要使用剪切力來(lái)分散。剪切速度是由研磨設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)決定的。剪切速度一定時(shí)，剪切力和粘度成正比。粘度高高，剪剪切力力大，，對(duì)研研磨有有利的的。為了以以最快快速度度分離離聚集集體，，研磨磨料要要調(diào)整整到較較高的的黏度度，盡盡量達(dá)達(dá)到最最大剪剪切應(yīng)應(yīng)力。。潤(rùn)濕時(shí)時(shí)希望望漆料料的粘粘度低低，而而研磨磨時(shí)需需要高高粘度度。為滿(mǎn)足足這兩兩個(gè)要要求，，可以以多加顏顏料、、少加加聚合合物。研磨時(shí)時(shí)對(duì)新新生表表面潤(rùn)潤(rùn)濕速速度須須大于于分離離速度度，否否則，，已分分離的的又重重新聚聚集。。研磨是是色漆漆生產(chǎn)產(chǎn)中能能量消消耗最最大的的工序序。每每噸磁磁漆需需要電電能100～500kWh。。高效研研磨設(shè)設(shè)備的的要求求：⑴研研磨磨時(shí)間間短；；⑵漆漆漿漿能達(dá)達(dá)到穩(wěn)穩(wěn)定的的分散散狀態(tài)態(tài)，顏顏料能能發(fā)揮揮最佳佳性能能。2分散散體系系的穩(wěn)穩(wěn)定絮凝是是顏料料分散散后的的再聚聚集。。絮凝凝的涂涂料當(dāng)當(dāng)受弱弱的外外力作作用時(shí)時(shí)，顏顏料聚聚集體體破裂裂；外外力停停止作作用，，聚集集體立立即或或稍遲遲恢復(fù)復(fù)原狀狀。從兼顧顧涂料料各個(gè)個(gè)方面面性能能的角角度出出發(fā)，，希望望涂料料處于于輕微微的絮絮凝狀狀態(tài)。。分散穩(wěn)穩(wěn)定的的機(jī)理理顏料分分散以以后，，仍有有絮凝凝傾向向，為為此需需要將將已分分散了了的粒粒子保保護(hù)起起來(lái)，，使分分散體體穩(wěn)定定。采用的機(jī)機(jī)理為電電荷相斥斥和熵相相斥。電荷相斥斥機(jī)理水作介質(zhì)質(zhì)時(shí)，聚聚合物顆顆粒表面面吸附陰陰離子表表面活性性劑。親油的碳碳?xì)滏湺硕嗽诰酆虾衔锷先∪∠颍H親水的鹽鹽基團(tuán)在在顆粒外外圍，與與水締合合。這樣，顆顆粒的表表面就覆覆蓋陰離離子。陰離子外外又締合合著陽(yáng)離離子。這些陽(yáng)離離子的行行為猶如如顆粒的的一部分分，又吸吸引陰離離子，形形成擴(kuò)散散層。當(dāng)兩個(gè)顆顆粒相互互接近，，陰離子子的擴(kuò)散散層相互互排斥，，就穩(wěn)定定了分散散體。一些表面面活性劑劑或無(wú)機(jī)機(jī)分散劑劑（多磷磷酸鹽及及羥基胺胺等），，能使顏顏料表面面帶上電電荷，來(lái)來(lái)穩(wěn)定顏顏料顆粒粒。鹽影響擴(kuò)擴(kuò)散層的的穩(wěn)定性性，在乳乳液聚合合中用去去離子水水。水性分散散體系主主要靠電電荷的穩(wěn)穩(wěn)定作用用。熵相斥熵相斥又又稱(chēng)位阻阻相斥和和滲透相相斥。溶劑型涂涂料因?yàn)闉橛袡C(jī)溶溶劑的極極性較弱弱，分散散的顏料料顆粒主主要靠熵熵相斥來(lái)來(lái)穩(wěn)定。。顏料表面面吸附樹(shù)樹(shù)脂和溶溶劑，形形成一個(gè)個(gè)樹(shù)脂和和溶劑的的吸附層層。當(dāng)吸附層層達(dá)到一一定厚度度(大大于8～～9nm)時(shí)，，它們相相互之間間的排斥斥力可保保護(hù)顏料料粒子不不聚集。。當(dāng)兩個(gè)顆顆粒相互互接近時(shí)時(shí)，吸附附層壓縮縮使體系系的無(wú)規(guī)規(guī)性減少少。溶劑在吸吸附層中中本來(lái)是是平衡的的，將溶溶劑逐出出也導(dǎo)致致熵的降降低?？咕莒氐牡慕档途途蛯?dǎo)致兩兩個(gè)顆粒粒相斥，，故稱(chēng)之之為熵相相斥。壓縮吸附附層時(shí)，，吸附層層中的溶溶劑減少少，而溶溶劑又有有回復(fù)到到平衡濃濃度的傾傾向，因因此，稱(chēng)稱(chēng)為滲透透相斥。。吸附層足足夠厚，，吸附層層阻擋顆顆粒不能能相互接接近，以以防絮凝凝，故稱(chēng)稱(chēng)位阻相相斥。溶劑型涂涂料的穩(wěn)穩(wěn)定作用用樹(shù)脂中的的極性基基團(tuán)（如如—COOH、、—OH等）吸吸附在顏顏料表面面，形成成大于一一定厚度度的吸附附層時(shí)，，才起穩(wěn)穩(wěn)定作用用。樹(shù)脂帶大大量極性性基團(tuán)，，吸附點(diǎn)點(diǎn)太多，，吸附層層就薄。。極性基團(tuán)團(tuán)少，極極性基團(tuán)團(tuán)間較長(zhǎng)長(zhǎng)的鏈段段可以被被溶劑溶溶脹，伸伸出顏料料表面，，吸附層層就厚。。極性基團(tuán)團(tuán)間的鏈鏈段與溶溶劑相互互作用越越強(qiáng)，吸吸附溶劑劑越多，，吸附層層就越厚厚。樹(shù)脂分子子量增大大，吸附附層就厚厚。樹(shù)脂脂中最高高分子量量組分是是會(huì)被選選擇吸附附。雙酚A環(huán)環(huán)氧樹(shù)脂脂的MEK溶液液中分散散TiO2的吸吸附層厚厚度隨著著環(huán)氧樹(shù)樹(shù)脂分子子量的增增大，可可從7nm增大大到25nm。。樹(shù)脂和溶溶劑在顏顏料表面面吸附存存在競(jìng)爭(zhēng)爭(zhēng)。當(dāng)樹(shù)脂濃濃度足夠夠高時(shí)，，吸附的的是被溶溶劑溶脹脹的樹(shù)脂脂。在較低濃濃度，樹(shù)樹(shù)脂和溶溶劑都吸吸附，所所以吸附附層平均均厚度不不足以防防止絮凝凝。硝基纖維維素、聚聚氨酯和和酚氧樹(shù)樹(shù)脂（高高分子量量環(huán)氧樹(shù)樹(shù)脂）在在磁性氧氧化鐵顏顏料上的的吸附時(shí)時(shí)，用甲甲苯作溶溶劑比四四氫呋喃喃更有利利。四氫呋喃喃與顏料料表面相相互作用用強(qiáng)而甲甲苯與樹(shù)樹(shù)脂的作作用弱，，影響樹(shù)樹(shù)脂吸附附層的厚厚度。大多常規(guī)規(guī)溶劑型型涂料用用樹(shù)脂（（常規(guī)醇醇酸、聚聚酯和熱熱固性丙丙烯酸樹(shù)樹(shù)脂）都都能穩(wěn)定定顏料分分散體。。如果有穩(wěn)穩(wěn)定問(wèn)題題，就要要使用高分子量量的樹(shù)脂。?；蛟谘心ツチ现惺故褂昧u基基、酰氨氨基、羧羧酸基或或其他極性基團(tuán)團(tuán)數(shù)更多多的樹(shù)脂。。高固體分分涂料因因?yàn)榉肿幼恿枯^小小，每個(gè)個(gè)樹(shù)脂分分子上的的官能團(tuán)團(tuán)數(shù)目也也較少，，不能穩(wěn)穩(wěn)定顏料料，就需需要使用用有效的的顏料分分散劑。。最有效的的分散劑劑是極性性端有幾幾個(gè)官能能團(tuán)，極極性小的的尾要足足夠長(zhǎng)，，使吸附附層至少少10nm厚。。水性介質(zhì)質(zhì)中顏料料的分散散無(wú)機(jī)顏料料有高度度的極性性表面，，水易潤(rùn)潤(rùn)濕，但但吸附的的水層不不抗絮凝凝。大多數(shù)有有機(jī)顏料料需要用用表面活活性劑來(lái)來(lái)潤(rùn)濕表表面。有些有機(jī)機(jī)顏料用用無(wú)機(jī)氧氧化物包包覆。水性介質(zhì)質(zhì)中分散散穩(wěn)定的的機(jī)理是是電荷相相斥。分散體的的穩(wěn)定性性決定于于pH值，因?yàn)閜H值影影響顏料料表面的的電荷。。任何顏料料、分散散劑和水水的組合合都有一一個(gè)表面面電荷為為零的pH，這這pH值值稱(chēng)為等電點(diǎn)(iep)。在等電點(diǎn)點(diǎn)上無(wú)電電荷相斥斥。pH高于于等電點(diǎn)點(diǎn)，表面面帶負(fù)電電荷。pH低于于等電點(diǎn)點(diǎn)，帶正正電荷。。分散體的的穩(wěn)定性性在iep±1個(gè)pH單位內(nèi)內(nèi)因表面面帶電荷荷量太少少而最差差。各種顏料料的iep值不不同。高高嶺土為為4.8，CaCO3為9，，金紅石石TiO2為5.7～～5.8。大多數(shù)乳乳膠漆配配方中含含有幾種種顏料和和表面活活性劑，，而且各各種顏料料的iep不同同。采取的措措施是：：①幾種非非離子表表面活性性劑常與與陰離子子表面活活性劑配配合使用用，目的的是形成成吸附層層，并且且?guī)想婋姾?。聚合型陰陰離子表表面活性性劑可強(qiáng)強(qiáng)勁地吸吸附在顏顏料的極極性表面面。非極性表表面活性性劑的中中間部分分可提高高吸附層層的厚度度。②常加三三聚磷酸酸鉀，可可保證pH值處處于所有有顏料的的iep以上。。工藝配方方顏料分散散機(jī)械是是涂料廠廠中最昂昂貴的機(jī)機(jī)械，運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)成本本也最高高。單位時(shí)間間內(nèi)要分分散盡可可能多的的顏料。。溶劑的粘粘度低、、潤(rùn)濕快快，但不不能穩(wěn)定定分散體體，不能能防止顏顏料絮凝凝。研磨料中中必須含含有樹(shù)脂脂(或超超分散劑劑)。為了能有有最大的的顏料含含量，在在穩(wěn)定的的前提下下，希望望采用最最稀的樹(shù)樹(shù)脂溶液液濃度，，即研磨磨漆漿的的樹(shù)脂濃濃度。⑴制制研磨磨漆漿首先要確確定研磨磨漆漿的的組成把顏料、部分漆料料、需要在在研磨漆漆漿中加加入的助劑(如分散散劑、濕濕潤(rùn)劑、、防沉劑劑等)進(jìn)進(jìn)行預(yù)混混合。研磨分散散制成研研磨漆漿漿。色漆制備備過(guò)程⑵調(diào)調(diào)漆向研磨漆漆漿中加加入余下下的漆料、溶劑和助劑，混合均均勻后即即色漆產(chǎn)產(chǎn)品。標(biāo)準(zhǔn)配方方?jīng)Q定色色漆產(chǎn)品品的最終終組成，，但卻不不能直接接用它配配制研磨磨漆漿。。只有工藝藝配方才才是直接接用于色色漆生產(chǎn)產(chǎn)的指令令性技術(shù)術(shù)文件。?！?.3分散設(shè)設(shè)備和工工藝現(xiàn)在研磨磨分散設(shè)設(shè)備以砂砂磨機(jī)為為主，與與其配套套的預(yù)混混合設(shè)備備為高速速分散機(jī)機(jī)。預(yù)混合以以混合為為主，并并起到粗粗分散的的作用。。高速分散散機(jī)的主主軸下端端裝有分分散葉輪輪。葉輪是鋸鋸齒圓盤(pán)盤(pán)式。葉輪高速速旋轉(zhuǎn)，，進(jìn)行混混合和分分散。葉輪的高高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)使攪拌拌槽內(nèi)的的漆漿呈呈現(xiàn)滾動(dòng)動(dòng)的環(huán)流流，并產(chǎn)產(chǎn)生很大大的旋渦渦。在葉輪邊邊緣2.5～5cm處處，形成成一個(gè)湍湍流區(qū)。。在這個(gè)區(qū)區(qū)域中，，顏料粒粒子受到到較強(qiáng)的的剪切和和沖擊作作用，使使其很快快分散到到漆漿中中。在此區(qū)域域之外，，形成上上、下兩兩個(gè)流束束，使漆漆漿得到到充分的的循環(huán)和和翻動(dòng)。。葉輪下部部區(qū)域要要達(dá)到層流狀態(tài)態(tài)：葉輪不能能轉(zhuǎn)得太太快，葉葉輪離底底部應(yīng)有有一定的的距離。。要適當(dāng)提提高漆漿漿的粘度度（>3Pa··s）。粘度越高高，施加加在聚集集體上的的剪切應(yīng)應(yīng)力越大大，分散散就越快快。初始階段段，顏料料還堆在在漆料上上面，采采用低速速進(jìn)行混混合，然然后再提提高轉(zhuǎn)速速。分散階段段大約需需15分分鐘。降低速度度后投入入剩下的的配方組組分而調(diào)調(diào)稀成漆漆。高速分散散機(jī)：不需另行行預(yù)混合合，調(diào)稀稀成漆可可在同一一槽內(nèi)完完成。換色清洗洗也比較較方便。。缺點(diǎn)是施施加在顏顏料聚集集體上的的剪切應(yīng)應(yīng)力較低低，只能能用于容容易分離離的顏料料。砂磨機(jī)最初研磨磨介質(zhì)用用的是直直徑約0.7mm的砂砂，故稱(chēng)稱(chēng)為砂磨磨機(jī)?，F(xiàn)在仍有有用砂的的，但常常用的是是粒徑1～3mm的玻玻璃珠。。經(jīng)預(yù)分散散的漆漿漿從底部部輸入。。啟動(dòng)砂磨磨機(jī)，分分散盤(pán)高高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。靠近分散散盤(pán)面的的漆漿和和玻璃珠珠隨著分分散盤(pán)運(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)，拋拋向筒壁壁，又返返回到中中心區(qū)。。這時(shí)形成成的湍流流大體為為雙環(huán)形形滾動(dòng)方方式，能能產(chǎn)生良良好的分分散效果果。漆漿在上上升過(guò)程程中，多多次回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)于兩個(gè)個(gè)分散盤(pán)盤(pán)之間作作高度湍湍流。顏料粒子子還受到到高速玻玻璃珠的的剪切和和沖擊作作用，分分散在漆漆料中。。分散后的的漆漿通通過(guò)篩網(wǎng)網(wǎng)從出口口溢出，，玻璃珠珠則被篩篩網(wǎng)截留留。漆漿在砂砂磨機(jī)中中受到分分散盤(pán)和和砂子的的激烈攪攪拌會(huì)引引起溫度度升高，，需用冷冷卻水夾夾套冷卻卻。砂磨機(jī)的的效率高高的原因因：研磨介質(zhì)質(zhì)速度很很高，相相互之間間的碰撞撞、摩擦擦，能夠夠產(chǎn)生很很強(qiáng)的沖沖擊和剪剪切作用用。研磨介質(zhì)質(zhì)直徑很很小(常常用1～～3mm)，數(shù)數(shù)量多，，它們互互相碰撞撞的接觸觸點(diǎn)很多多。分散程度度評(píng)估評(píng)價(jià)分散散程度是是用于建立標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)配方、最佳操作作方法和品質(zhì)控制制的關(guān)鍵。。評(píng)估分散散程度要要看聚集體分分離是否否完全，分離后后是否絮凝凝。①比較著色色力—白色和和有色顏顏料比較較分散程程度的方方法。方法：對(duì)對(duì)白色分散散體。稱(chēng)出少量量待測(cè)樣樣品分散散體與少少量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)有色分分散體，，如藍(lán)色色，進(jìn)行行混合，，同時(shí)，以以相同比比例把標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)白色色分散體體和該標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)混混合。把這兩個(gè)個(gè)著色樣樣品相鄰鄰放置在在白紙上上。用刮刀一一起下刮刮，比較較二者的的顏色。。待測(cè)樣品品混合后后比標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)白色混混合后的的顏色深深，則待待測(cè)樣品品的著色色力低，，意味著著分散程程度不好好。待測(cè)的為有色分散體體，只是與標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)白混合合比較。金屬色涂料料是在玻璃板板上并排刮刮。目測(cè)或儀器器測(cè)評(píng)估霧霧影，或與與要求標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)的差別。。②檢驗(yàn)絮凝將待測(cè)的著著色漿流涂涂在鐵板上上，用食指指輕刮。顏色有變化化，表明分分散體己絮絮凝。一個(gè)白藍(lán)顏顏料的混合合物，被刮刮處變得更更藍(lán)，則藍(lán)藍(lán)顏料已絮絮凝；變得更淺，，則白顏料料已絮凝。。絮凝也可從從分散體的的流動(dòng)來(lái)檢檢測(cè)。良好穩(wěn)定的的分散體，，流動(dòng)是牛牛頓型的。。涂料中不含含觸變性成成分，如果果剪切變稀稀，則發(fā)生生絮凝。③離心沉降法法—評(píng)估顏料料分散沉降速度決決定于顏料料顆粒大小小、分散相相與分散介介質(zhì)的密度度差。分散好、穩(wěn)穩(wěn)定好的體體系—沉降降慢；完全全沉降后，，沉降物量量少。分散好而穩(wěn)穩(wěn)定差的分分散體—沉沉降快；沉沉降物龐大大。絮凝物沉降降較快，包包著連續(xù)相相，形成龐龐大的沉降降物。絮凝沉降物物攪拌后，，與未絮凝凝的相比，，更易恢復(fù)復(fù)到均勻的的懸浮狀態(tài)態(tài)。顏料沉降速速度較快，，或離心成成結(jié)實(shí)的一一層沉淀，，是分離未未完全。聚集體大，，沉降更快快。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和和產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)控制，離離心沉降能能夠給出定定性或半定定量的信息息。研究時(shí)，需需測(cè)定量數(shù)數(shù)據(jù)，從離離心速度計(jì)計(jì)算絮凝程程度。用顯微鏡也也可檢驗(yàn)分分散體，但需注意意樣品的制制備過(guò)程。。使用溶劑稀稀釋樣品時(shí)時(shí)，有可能能發(fā)生絮凝凝，不一定定是顏料造造成的絮凝凝。④絮凝梯度技技術(shù)液態(tài)和干漆漆膜中顏料料分散程度度定量研究究的方法。。顆粒對(duì)長(zhǎng)波波光的散射射比可見(jiàn)光光更強(qiáng)。用2500nm紅外外光測(cè)定干干漆膜的散射程度與膜厚的關(guān)系。散射對(duì)漆膜膜厚度作圖圖，給出一一直線。直直線斜率隨隨絮凝的增增大而增大大。紅外反射測(cè)測(cè)定法也可可用于測(cè)定定液態(tài)分散散體樣品的的絮凝程度度。⑤刮板細(xì)度計(jì)計(jì)涂料工業(yè)中中最廣泛應(yīng)應(yīng)用。將分散體樣樣品放在板板的零讀數(shù)數(shù)之前，用用刮刀往下下刮。舉起板，然然后觀察溝溝槽中出現(xiàn)現(xiàn)顯著斑點(diǎn)點(diǎn)的位置，，最先出現(xiàn)現(xiàn)斑點(diǎn)的溝溝槽深度表表示涂料細(xì)細(xì)度。據(jù)稱(chēng)讀數(shù)越越大，分散散“越好””。無(wú)法測(cè)測(cè)定分散程程度。首先，完全全