怎么做高档次低成本的涂料颜料浓缩色浆？
怎么做高档次低成本的涂料颜料浓缩色浆？
颜料浓缩浆
颜料浓缩浆是涂料和塑料体系中的调色剂，且需要满足不同领域的要求。用于高品质颜料稳定的高活性润湿分散剂具有很高的极性，所以广泛的相容性是必须的。专门的助剂甚至可用于无树脂浓缩浆。在很多配方中，也会使用消泡剂和防沉剂。
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定义
颜料浓缩浆为颜料分散体的一般描述性术语，这样的浓缩浆在工业中往往被叫做着色浆，颜料浆，色浆，调色浆等。 调色浆是用来调节已完成涂料配方的色相的颜料浆。其添加量的最大值为总配方的5%-10%，因此此颜料浓缩浆对成品涂料的质量影响可能性相当小。全混合色浆是指适宜与清漆基或色漆基(大多数为白色)混合来生产成品漆的色浆。这些颜料浆的用量有时会高达20-25%左右，由于它对成品漆的质量影响较大，因此对此颜料浓缩浆的质量要求也就较高。
颜料浓缩浆的优点
通过将颜料浓缩浆与(清漆或着色)漆基混合来生产涂料为涂料工业合理化生产提供了契机。当每一种颜料分开研磨时，研磨条件就会很方便地最佳化，与共研磨相比结果是有较好的研磨质量。颜料浓缩浆所生产的涂料原材料成本可能会比共研磨得到的涂料要高，但在大多数情况下较高的成本将为以下的优点而补偿：特别对小批量来说，为配备分散设备及之后清洗该设备的工作量很大，此外，物料的损失相当高，而使用颜料浓缩浆就避免了这些缺点。涂料订购与交货之间的时间最少(“十分及时”)。 ·贮存颜料浓缩浆所需空间要比贮存成品涂料所需空间小，因此，可预计改善了资金和资产的利用。此外，由于减少了生产时间则为客户服务更迅速。
颜料浓缩浆类型
1.单系列的颜料浓缩浆可设计只用于一种基料系统。这种颜料浓缩浆用的研磨树脂可采用配漆用的树脂。它不是通用型的颜料浓缩浆，而是可相互混合的一种涂料系统。
2.“通用型”颜料浓缩浆要求颜料浓缩浆能在许多不同的配漆用基料树脂系统中使用。“通用”的范围可有所不同。能同时在溶剂型和水性涂料中使用的通用型颜料浓缩浆只适用于建筑涂料。对于所有其它应用领域来说，对溶剂型和水性体系需要各自的颜料浓缩浆。通用颜料浓缩浆往往是一种“折衷”办法，兑稀基料的范围越宽，“折衷”的情况就越多，不能指望在所有基料系统中都有最佳结果。
颜料浓缩浆的要求
颜料浓缩浆应含有较高的颜料含量，因此在配方中只需要相当少数量的颜料浆。颜料浓缩浆应呈现良好的流变性，即可流动性，可用泵输送以方便配料计量。颜料浓缩浆的生产必须简单，经济且有重现性，着色力变化不应超过2%。此外，颜料浓缩浆必须贮存稳定，那就是无沉降，渗液和絮凝。它们还应呈现出无粘度增加或干燥倾向。颜料浓缩浆必需能方便地加到不同基料系统中而不起粒,即使采用相当低的剪切。也如此在成品涂料中应无或仅有少许浮色/发花。成品涂料的漆膜性能不应下降。所有这些要求可通过使用适宜的润湿分散剂来达到。所有溶剂型，水性或二元醇类(通用型)颜料浓缩浆的配方基本很相似： ●颜料 ●研磨树脂 ●溶剂 ●润湿和分散助剂 ●防沉剂，消泡剂，防腐剂 研磨树脂和润湿分散剂必须进行选择以使其与有关的所有涂料基料有最佳相容性。选择的过程决定了颜料浓缩浆的使用范围。对于水性涂料也可使用无研磨树脂的颜料浓缩浆。防沉剂只有无机颜料(由于它们高比重之故)才需要，而消泡剂在水性和二元醇类颜料浓缩浆中可能是必需的。防腐剂只在绝对不含有机助溶剂的水性颜料浓缩浆中才需要。
研磨树脂
适宜的树脂含量
颜料浓缩浆必须含有尽可能少的研磨树脂，以便将树脂对漆膜性能的不利影响尽可能减少。过少的研磨树脂在颜料浓缩浆加入期间会产生问题(由于树脂冲击而致结粒)，特别是在使用低剪切力来添加时。还有颜料浓缩浆粘度可能极高。研磨树脂含量增加一般会使颜料浓缩浆的操作较容易。 从理论上说不含树脂的颜料浓缩浆是最理想的，因为它们不含研磨树脂，因此防止了有限相容性问题及对涂料性能可能的不利影响。对溶剂型系统来说，由于能防止颜料浓缩浆中颜料的絮凝和干燥倾向，多数使用含有研磨树脂的颜料浓缩浆。对于高质量的工业涂料，TEGO Dispers 750W才可能生产无研磨树脂的颜料浓缩浆。 在水性体系中情况是不同的，无树脂的颜料浓缩浆可用TEGO Dispers 750W 和TEGO Dispers 755W 做润湿剂来生产。这样的颜料浓缩浆绝对不含树脂，也无有机助溶剂。它们的贮存稳定性好且易加入，并且它们包含较广范围的相容性(从丙烯酸酯乳液到双组份环氧和聚氨酯系统)。即使在水性系统中，研磨树脂也可用来控制流变性，此时可使用TEGO Dispers 745W 和TEGO Dispers 735W，它们的性能最好。
研磨树脂的类型
对溶剂型颜料浓缩浆来说，最常用的是使用丙烯酸酯树脂、酮/醛树脂和醇酸树脂。选择准则是相容性和漆膜性能。相容性决定了颜料浓缩浆的使用范围，漆膜性能会限制颜料浓缩浆在高质量涂料配方中的使用。醛酮树脂具有最宽广的相容性，极经济有效，时常是一般工业涂料中作通用色浆的理想研磨树脂。 丙烯酸酯树脂展现出较为有限的相容性但证明有较好的漆膜性能。由于它们价格较高故主要用于高质量的工业涂料中(双组分和烘烤体系)。醇酸树脂主要用于建筑涂料的颜料浓缩浆，它们在中油度和长油度醇酸体系中展现出良好的相容性，价廉但在高质量工业涂料中则不推荐。对水性系统来说，也有相容性很广的研磨树脂。TEGO Dispers 735W 和TEGO Dispers 760W具有与水性研磨树脂诸如丙烯酸树脂、改性醛类树脂和醛/酮树脂良好的相容性。用TEGO Dispers 750W 和TEGO Dispers 755W 生产的无树脂颜料浓缩浆常常能得到理想的结果。
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研磨树脂的选择标准
研磨树脂的选择准则是：相容性，漆膜性能和流变性。 研磨树脂的相容性决定了颜料浓缩浆的使用范围。采用醛酮树脂可达到最宽的相容性。研磨树脂的漆膜性能会限制其在高质量涂料配方中的使用。对高质量系统来说，基于丙烯酸酯树脂的颜料浓缩浆是最佳选择。研磨树脂的不良流变性会限制颜料在颜料浓缩浆中的含量，较低粘度的树脂可接受更多的颜料。设计颜料浓缩浆配方的第一步是检验研磨树脂与所有可能的配漆用树脂的相容性。用配漆用基料制备清漆，然后加入10%的研磨树脂(手工混合)。将此混合物注入小玻璃瓶中，并在玻璃上制刮涂膜(100微米)，应看不出混浊，析出或胶化。评价必须在混合后立即进行并在24小时后再进行重复。
颜料的选择标准
从对某一特定应用领域所推荐的一些颜料中选择一种颜料的准则是：着色力 遮盖力 耐光牢度(单色和冲淡色) 另一个重要方面是成本。高质量的涂料需要高质量的颜料。最高质量要求决定了颜料的质量水准。在颜料浓缩浆系列中使用具有同样色调(但是不同质量)的二种颜料是有利的。颜料的性能也取决于颜料的表面处理，因此，应考虑到一种颜料可能会有不同的表面处理。
适宜的颜料含量
颜料含量必须尽可能高，以便使加到最终配方中的颜料浓缩浆总量(以及由此而致的研磨树脂量)减到最低。颜料粒径越小，则此颜料的比表面积就越大，因而一般最大颜料含量就越低。颜料数据库包含有关颜料BET表面积资料。颜料含量太高的第一个现象是粘度太高，然而粘度不是唯一重要的参数。低粘度的颜料浓缩浆也可能会含有太多的颜料，在这种情况下，当此颜料浓缩浆加到基漆中时会引起颜料起粒和絮凝，当使用低剪切力进行添加时此特别关键。
一般而言，颜料含量越低，则在添加时问题就越少。对于无机颜料来说，其含量可高达50%-70%(70%仅对二氧化钛而言).对于氧化铁红和氧化铁黄，其含量分别限至65%和60%。对有机颜料来说，含量可在20%-35%之间，由于有机颜料众多，其上限会明显不同。碳黑颜料浓缩浆一般含有10%-25%颜料(最大为28%),更高的颜料含量是可以达到的，但这意味着用量减少，在生产中并不实际。
助剂----润湿剂和分散剂
使用润湿分散剂的理由
润湿分散剂为配制稳定的颜料浓缩浆所必需。助剂提供了颜料浓缩浆的贮存稳定性(无粘度不稳定性，无絮凝)，同时当此颜料浓缩浆加到漆基中时也保证了稳定性(无颜料冲击，无结粒)。此助剂使颜料解絮凝，这样就显著降低色浆的粘度。由于这个作用，颜料含量就能因此而增加。根据不同颜料，可达到最大透明度或最大遮盖力，产生最佳颜料利用。 最后为了保证最终涂料配方的高质量，也需要润湿分散剂。所有的颜料均解絮凝，它们的流动性也得到了均衡，避免了可能的电荷差异，所有这些均为光泽高，颜色再现性好且无浮色/发花的高质量涂料所必需。
润湿分散剂的选择准则
在颜料浓缩浆中，只有解絮凝型润湿和分散助剂才能使用。只有它们才能保证颜料浓缩浆有较低的粘度，配制的涂料才能不会产生絮凝。高分子量聚合物型润湿和分散助剂(如TEGO Dispers 670 )是较合适的，尤其是对高质量的面漆配方。用于建筑涂料的颜料浓缩浆可使用低分子量的聚合物型润湿和分散助剂如TEGO Dispers 655。润湿和分散助剂的分子量应尽可能地高以保证颜料浓缩浆的稳定性使它们不产生絮凝，在配漆后不发生浮色发花。但是分子量越高，它在各种树脂中的相容性就越有限。因此有必要进行“折衷”。
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TEGO Dispers 6300和TEGO Dispers 610的分子量很高，因此在高质量涂料系统(单组份烤漆和双组份聚氨酯涂料)中的性能很好。使用TEGO Dispers 750W和TEGO Dispers 755W，可以不需要研磨树脂。 TEGO Dispers 710 是工业涂料用的标准助剂，适于范围广泛的溶剂型工业涂料。TEGO Dispers 750W TEGO Dispers 755W 专用于水性体系，它们可制备不含研磨树脂的颜料浓缩浆。在选择润湿和分散助剂时，助剂与研磨树脂(对含研磨树脂的配方)及配漆用树脂的相容性必须试验。将所有的配漆用树脂配成清漆，然后加入5%的助剂，手工混匀。将它们倒入小玻璃瓶中，并刮涂到玻璃板上(100μm涂膜器)。观察应不出现严重的发浑、沉淀或胶化。轻微的浑浊是可接受的。观察应在混匀后立即进行，并在24小时后再次评价。
润湿分散剂的最佳用量
稳定颜料的润湿分散剂的用量取决于颜料的比表面积。因为助剂必须复盖全部的颜料表面，具有较大表面积的颜料(即较小的粒径)就需要更多的助剂。颜料的吸油量和BET表面积可作为助剂用量的参考依据。 对许多广泛使用的颜料来说，在颜料数据库里可找到最佳助剂用量。如果颜料浓缩浆用于白色或彩色基漆系统中(而不是在清漆中)，那么在此基漆系统中的颜料也必须充分稳定化。如果此基漆根本没有稳定，或者没有充分稳定的话，那末就会发生浮色和发花。这个问题是不能通过改变颜料浓缩浆的配方来加以改正的。
其它助剂
润湿分散剂是颜料浓缩浆的一个必要组分。一般说来，在最终配制出成品涂料前不应加入其它助剂(消泡剂，表面助剂等)然而有二个例外： 时常水性颜料浓缩浆需要在色浆中使用消泡剂以控制泡沫。TEGO Foamex 8050 单用或与TEGO Foamex 810 合用在许多情况下很有用。具有高密度的无机颜料的颜料浓缩浆需防沉剂以避免贮存期间沉降，使用膨润土或气相二氧化硅相当普通。在溶剂型颜料浓缩浆中，也可使用液体流变助剂。
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溶剂
尽管溶剂型颜料浓缩浆的溶剂选择并不严格，由于丙二醇甲醚醋酸酯与研磨树脂和润湿分散剂二者间的很好相容性，故用此有良好的结果。如果它的较慢的挥发速度是个问题的话，那未推荐它与二甲苯或酯类溶剂混合使用。 必须避免只使用芳香烃溶剂，因为它会造成不适宜的流变性。出于对生态环境保护的考虑，现代配方中应尽量使用较少量的芳香族溶剂。如果此颜料浓缩浆必须不含芳香族溶剂，则其它组份应作相应的改变，从润湿分散剂范围来看，TEGO Dispers 740W是最适合的。
实验室规模制备
1.如果研磨树脂为固体形式，首先制成溶液
2.将研磨树脂溶液，溶剂和润湿分散剂预混合(手工或用高速分散机)
3.将防沉剂加到含无机颜料的配方中
4.加颜料并用高速分散机混合，在含有无机颜料的配方中应在搅拌下进行添加(由于高颜料含量之故)
5.加入玻璃珠(研磨介质)
6.分散
7.将研磨介质过滤掉 对实验室研磨设备来说，最好是用Dispermat(CV型)立式砂磨机。由于优异的分散参数控制和可以只用少量样品，因此可获得良好重现性。研磨在配有温控水夹套(冷却水温度约40℃/100℉)的钢质容器中用聚四氟乙烯盘来进行。 首选的研磨介质为1毫米玻璃珠，添加的量为1/1(以重量计)，分散时间和最佳剪切力(线速度)取决于颜料：二氧化钛：以18米/秒磨30分钟 无机颜料：以18米/秒磨40分钟 有机颜料：以21米/秒磨40分钟 碳黑：以21米/秒磨60分钟 批量规模应为二氧化钛200-300克，其它无机颜料为150-200克，有机颜料和炭黑为100克。
测试
1.首先颜料浓缩浆本身必须进行测试： 对研磨粘度和细度进行评价。研磨细度用赫格曼细度计进行测定。粘度可用手工搅拌来进行定性试验，颜料浓缩浆应容易从刮刀上流下来。为获定量结果，必须采用旋转粘度计。合适的仪器是布鲁克菲尔德粘度计或具有在10和100倒数秒测量的锥板式粘度计，所有的测试应在40℃(水性系统)或50℃(溶剂型系统)贮存1周和4周后再行重复。
2.然后将颜料浓缩浆加至清漆基或白色基涂料中： 将每一种颜料浓缩浆加到(用高速分散机，不用手工)基于所有相关基料的清漆中。颜料浆的添加数量应使颜料在配方中具有以下含量：二氧化钛为20%;其它无机颜料为8%;有机颜料为4%及碳黑为2%。由于硝基漆具有较低的颜料含量，所以在硝基漆中颜料浓缩浆的用量也较低。对于硝基漆颜料含量如下：钛白粉12%;无机颜料4%;有机颜料2%;炭黑1%。将涂料淋涂(对喷涂施工涂料)或刮涂(对其它施工涂料)在玻璃板或聚酯膜上。然后按以下测试： 用肉眼评价絮凝，光泽，雾影，透明度和起粒倾向。为了获得对光泽，雾影的定量结果，可用适宜的仪器进行测量(光泽和雾影仪)。如再能测量着色力和色相，则评价就更全面了。
为进一步测试，还应将每一种颜料浓缩浆与各种配漆基料的白色涂料(20%二氧化钛)进行混合。对碳黑来说，将0.5份(以重量计)颜料浆与29.5份白色涂料混合，对所有其它颜料浓缩浆来说，将其2份加至28份白色基中。此样品应用油漆振荡器混合(5分钟)。将此涂料涂在玻璃或聚酯膜上之后(淋涂或刮涂)进行指擦试验。
对已指擦和未指擦表面之间的色差进行肉眼评价，但也可用颜色测量仪器(例如，测色仪)来测定色差(△E)。只有在有光系统获得合适的结果后，才在平光系统进行颜料浓缩浆的评定。 所有的测试应在40℃(水性系统)或50℃(溶剂型系统)贮存一周和四周后再行重复。
此文关键字：色浆,有机色浆,无机色浆,油性色浆,水性色浆
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