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涂料浮色發花的主要因素及解決方案,介紹涂料浮色發花的現象,分析了產生原因并提出一些應對辦法
2019年05月26日    閱讀量:492    新聞來源:中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站  |  投稿

在涂料生產和施工過程中常常碰見浮色發花問題,涂料出現浮色發花時,顏色與標準板產生色差,調色變得很困難,既浪費顏料又調色不準,同時涂料的開罐效果很差,且涂料干燥后施工涂膜顏色偏離并難以涂成均勻一致。

發花屬顏料動態分離現象之一:顏料在水平方向發生分離障礙以致涂膜顏色不均而出現發花。浮色是顏色在垂直方向上發生變化,涂料在成膜和干燥過程中一種或多種顏料發生分離,一種顏料浮到表面,另一種顏料原位不動或是沉到底部涂料在線coatingol.com

在實驗室如何觀察和判斷浮色發花現象呢?可以從兩方面入手:罐內靜態浮色:色漆分散均勻后在貯罐內靜置一段時間后,罐內出現的一種或多種顏料分離出來浮現在表面的現象,例如儲存一段時間后,開罐后看到罐內表面浮現黑色,酞菁藍或白色等現象。涂膜動態浮色:涂膜干燥過程中顏料粒子發生分離的現象稱為動態浮色,動態浮色的顏料分離分兩種情況:一種是涂膜發花表面顏色不均,另一種是涂膜浮色佳表面顏色均一,但是表層與底層顏色有差異。用手指揉展來鑒別浮色,首先將涂料傾倒或涂布在玻璃板或黑白卡紙上,流平狀態時,將手指揉磨直到涂膜開始變得粘稠,顏料粒子不再遷移分離,如果涂料存在浮色,未揉磨的表面與揉磨后的表面在色相上存在差異,揉磨過程中顏料容易分離而出現絲狀條紋,涂膜干燥后揉磨的表面會出現棱角渦流花紋,指揉變色程度隨指研條件而變化,揉磨時間的長短或揉磨動作的輕重以及涂膜干燥速度等對顏色變化程度有很大的影響。

涂料的浮色發花因素很多,顏填料粒徑差、體系中各物質的表面張力差、以及各物質的親水親油平衡值(HLB)、乳液與色漿的兼容性等對乳膠漆的浮色發花造成較大影響,以下進行具體討論。

 

1 顏填料粒子的粒徑對涂料浮色發花的影響

涂料在干燥過程中,隨著涂料中揮發分的揮發,這些揮發分還會夾帶一部分顏、填料把它們帶到涂膜上來,而這些顏、填料粒子在被輸送到表面時,有較高表面積的較細粒子易于輸送,而比表面積相對低的粗粒子則有礙于運動,在乳膠漆涂膜干燥時,更為親水的物質趨向于快蒸發,如果白漿相對色漿來說親水性強一些,即白色的顏填料粒子的親水性比色漿中顏料粒子更親水一些,它們就更易被強極性的揮發物質帶到表面上來。加上顏填料粒子粒徑差太大,使得顏、填料之間的混容性變得很差,由于以上原因,用這種顏料制得的色漆不好施工,施工過程中涂料浮白現象嚴重,而涂膜則發生浮色。浮白色很難調深色漆,且會造成顏料的浪費。解決方案是仔細選擇顏、填料,使所選用的顏填料的粒徑要匹配;從而避免浮色發花現象。

 

2 表面張力差對涂料浮色發花的影響

在平常調色時,常發現有些色漿在白色基礎漆中很難分散均勻,分散好的色漆在靜止一段時間后,很快就有分色或浮色現象發生,或涂料的開罐效果不好。在制漆過程中,白漿的制作與色漿的制作工藝配方不同,制作白漿常采用陰離子型分散劑或離子型聚電解質分散劑,而色漿則多采用非離子分散劑,或與部分陰離子分散劑并用,因而白色顏料與彩色顏料粒子因吸附了一層不同的潤濕分散劑而具有不同的表面性質,其親水親油值不一樣,其表面張力也不一樣。一般離子型表面活性劑比非離子型表面活性劑的表面張力大。都是非離子類表面活性劑,因其疏水端分子結構不一樣,其表面張力也不一樣,而且分子疏水端結構中最外面的鏈節對表面張力貢獻最大。表面能低的分子意味著分子之間的力小,表面張力也較低。從熱力學方面來考慮,表面張力低的物質容易吸附轉移到界面,而使體系穩定,因表面張力降低削弱了液體收縮表面和液滴聚并的趨勢,降低彎曲液面的附加壓力差,因而有利于液面及分散體系穩定。所以,如果白漿或色漿之間的表面張力與體系的表面張力差相差大時,用這種漿配置的涂料比較容易出現浮色。

 

3 體系之間的相溶性

乳液與色漿兼容性好則涂料和涂膜的浮色發花情況會好很多,乳液對色漿潤濕好則色漆展色性也很好。在水系涂料中經常使用陰離子和非離子型表面活性劑作潤濕分散劑,在水系中具有極性和離子型表面的無機顏料,能夠與添加的離子型表面活性劑的極性基或離子發生作用,形成二層吸附層。在水系顏料漿中顏料粒子表面吸附了表面活性劑,形成保護層,但保護層之間的作用力有分子間力、靜電力之分,所以其間的作用力強弱不一樣,當以上色漿與各類乳液或乳膠漆混合時,色漿的分散穩定性表現就不一樣,當顏料粒子表面的表面活性劑與乳液粒子表面吸附的表面活性劑即乳化劑或者水之間的親和力大時,顏料粒子所吸附的表面活性劑被剝離,使得顏料粒子表面的保護層變薄,造成顏料的絮凝,從而引起涂料涂膜的浮色發花。當然當乳液顆粒外的乳化劑與色漿中顏、填料粒子外的表面活性劑兼容性好時,則乳液對這些顏、填粒子的潤濕就好,整個色漆的展色性就好,色彩鮮艷,且不浮色。

 

4 親水親油平衡值對浮色發花的影響

親水親油平衡值(HLB)是個很敏感的問題,在生產涂料時常使用多種材料:乳液、顏、填料、溶劑、助溶劑及各類助劑。這些材料它們都有自己的親水親油平衡值(HLB 值),各材料的親水親油平衡值匹配則涂料整個體系的性能就很優良,浮色、發花、分水等現象就會克服。當然我們使用的乳液、顏填料選定以后,親水親油平衡值即HLB 值就沒法改變,但可以通過仔細選擇助劑,即潤濕分散劑、增稠劑等來調整整個體系的HLB 值,使整個體系的HLB 值平衡。我們知道,親油的物質其親油端的表面張力小,涂料貯存在容器貯罐中,這些親油的物質容易浮到表面上來,從熱力學角度來講,整個體系能量降低,體系穩定。當生產的乳膠漆在靜態即在容器中就浮色,不僅開罐效果不好,施工性能也不好,涂膜狀態也不好。如果涂料浮白色,說明白漿HLB 值比較小,白漿比較親油,所以,生產白漿時就要把白漿做得親水一點;如果涂料浮的是色漿的顏色,說明白漿HLB 值比較大,比較親水,則在生產白漿時就要把白漿做得親油一些,來阻止涂料浮色。

親水親油平衡值(HLB 值)的匹配,可以通過仔細選擇潤濕、分散劑來完成。陰離子分散劑中帶疏水基團的銨鹽分散劑比羧酸鈉鹽類分散劑要親油,HLB 值小,且帶疏水基團的銨鹽分散劑對乳膠漆涂膜的浮色也有很大改善。因為當顏填料粒子包裹了這種類型的分散劑時,顏填料粒子周圍不僅有靜電阻力,還存在空間位阻,而且涂膜在干燥過程中,隨著水分的蒸發,銨鹽中氨也揮發,使得此類分散劑更疏水一些,從而包裹了此類分散劑的顏填料粒子與成膜物兼容性更好,加上空間位阻使得結構變得很膨松,從而使涂膜在干燥過程中涂膜浮色,即動態過程中浮色也得到抑制。

 

5 增稠劑對乳膠漆浮色發花的影響

一些假塑性強的締合增稠劑與HLB 值較大的表面活性劑有很大的親和性,使其在顏料表面上脫附,造成顏料的聚集和絮凝,進而使體系著色力下降并生成浮色發花。在有機和無機顏料混用的體系中,尤其是鈦白與青藍、青綠和碳黑色漿共用時,采用假塑性弱的締合增稠劑可獲得色澤較為滿意的乳膠漆并有良好的流平性。增稠劑或分散劑等某些基團如疏水端基,顏料粒子有較強的親和力,吸附顏料粒子形成橋架絮凝導致涂料浮色,強疏水締合型增稠劑,如因疏水基團對色漿粒子的吸附,引起橋架絮凝著色性較差,堿溶脹型增稠劑因所帶離子電荷數量不同,成鹽增稠后在涂膜干燥中導致成膜物帶電荷數量不同,耐強極性顏料粒子親和力不同,浮色嚴重程度,不同體系在展色方面亦存在差異。

以上諸多原因,可以通過以下方法來解決。

(1)通過選擇聚合物與顏料之間的相容性或匹配性可以解決浮色發花。但是配方設計上受到一定的限制,且不是從根本上解決浮色,選用適宜的潤濕分散劑,調節粒子表面性質,調節其運動平衡性,才是控制浮色的最好方法。潤濕分散劑吸附在顏料粒子表面有以下幾種功能型分散劑,改善顏料粒子表面性質,改善展色性,改善或控制浮色現象,常用的潤濕分散劑有離子型:陰離子、陽離子、非離子型、多官能團型。潤濕分散劑吸附在顏料粒子表面吸附,改變顏料表面的極性,分解改變顏料表面的結構,調節主成膜物質:聚合物與顏料粒子之間的親和力。

(2)不管何種原因引起有色顏料絮凝、浮白、顏料絮凝浮色,都可使用潤濕分散劑來解絮凝,改善粒子表面性質預防或控制浮色,在控制浮色過程中幾種浮色現象可以相互轉變,控制浮色。如水性涂料體系中涂膜出現色漿絮凝浮白色,基礎漆制備添加親油的低極性的助劑改性鈦白粒子,或將潤濕分散劑添加在色漿中,改性色漿顏料粒子,抗浮色助劑可以抗涂膜浮白色。

(3)某些體系中可以抗涂膜浮色,在成品漆中添加陰離子型潤濕分散劑,吸附在炭黑或有機紫顏料粒子表面,改善了顏料粒子表面性質,增強了極性,這些無極性弱極性粒子具有與白粒子一樣的極性,與聚合物具有同樣程度的吸附絮凝,因而在涂膜干燥中運動能力相當,控制了浮色。選用強力降低表面張力的表面活性劑,常用有機硅表面活性劑,使其在涂膜干燥過程中遷移到表面形成單一的分子膜,平衡表面張力而控制發花;但是浮色有可能依然存在。

(4)解決絮凝發花或浮色還可以添加一些可生成觸變結構的添加劑,使在漆膜中形成一種網絡的結構,阻止顏料分離和流動,控制顏料絮凝、沉降和貝納德旋窩流動,減輕浮色發花現象,但是使用增綢劑有可能會影響體系和施工粘度,體系的pH值也需要控制得當。


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