涂料生产和色漆的制备培训教材

第5章涂料生产和色漆的制备树脂（成膜物）+溶剂＝漆料；漆料+助剂＝清漆；清漆+颜料＝色漆；5.1涂料的生产概述漆料制备——化学合成、溶解、炼制；颜料分散——润湿、研磨、稳定；色漆配制——添加助剂、混合完成。漆料生产直接作为漆料：醇酸树脂、乳胶乳液等。需要溶解：环氧树脂、硝基纤维素等。需要炼制：酯胶漆料、酚醛树脂漆料等。醇酸树脂生产醇解、酯化加溶剂稀释脱水氨基树脂生产

反应釜

标准釜式反应器

锥底釜式反应器

色漆配方设计程序颜料用量：依据漆膜的光泽和颜料的CPVC确定；计算颜料的PVC：散光遮盖的最佳PVC：颜料粒子的空隙等于可见光的半倍波长。确定工艺：研磨、分散、混合等。白色酯胶磁漆的配方计算实例：钛白粉颜料体积=221×0.32=70.72轻重碳酸钙颜料体积=44×0.373=16.41颜料总体积=70.72+16.41=87.13涂料的PVC=87.13/（87.13+337.42）=20.52%示例：常见色漆的PVC注意防锈颜料白色磁漆配方方实例成膜物颜料催干助剂溶剂配方设计需要要考虑的问题题涂料的使用环环境：户外、室内内；干燥环境、潮潮湿环境；温暖气候、温温差变化较大大的气候；被涂物种类：木器（是否否防水）、金金属（需要防防腐）。被涂物加工性性能：是否金属加加工。被涂物外观要要求：光泽、颜色色（透明性））成本：市场可接受受程度。配方设计内容容成膜物的结构构：硬度、柔软软性、干燥速速度颜料PVC：漆膜外观要要求、力学性性能要求溶剂选择和固固体物含量：涂料施工粘粘度要求涂料生产工艺艺确定：漆料合成、、颜料分散研研磨、配漆5.2颜料分散及稳稳定根据德国标准准协会（German

StandardOrganization）命名法，认认为颜料颗粒粒状态可分为为：原生颗粒（原始形态）、凝聚体和团聚体。一般商品颜料料颗粒是指比比团聚体还大大的粒子，粒粒径在250μm至750μm（相当于通过过60至200目筛）。色漆漆最终性能的的好坏很大程程度上取决于于颜料均匀分散，持持久稳定、无无凝聚、无沉沉降的效果。颜料形态原生颗粒（原原始形态）凝聚体团聚体5nm~1μm100μm250~750μm一、颜料的分分散过程颜料的分散过过程分为相互互影响、相互互制约的三个个过程润湿、研磨与分散（（分离）、稳定润湿的效果和和速度取决于于颜漆料的表面张力差与漆料的黏度。漆料的的表面张力与与黏度越小越越容易润湿。。1、润湿2、研磨与分分散（分离））将颜料原生颗颗粒从团聚体体分里开来的的过程，该分分离过程是通通过施加在颜颜料上的剪切力或撞击力来实现的。提高剪切力可可通过提高体体系黏度和剪剪切速率来实实现，在涂料工业上上常用提高体体系的内相黏黏度来提高剪剪切力。内相粘度来源源于颜料。τ=Dη剪切力剪切速率：决决定于设备内相粘度：决决定于颜料分分散润湿过程需低低黏度，分散散过程需高黏黏度，如何平平衡他们的要要求。由门尼尼公式：在体系中多加加颜料少加成成膜物来平衡衡润湿与分散散对黏度的要要求。3、稳定颜料经分散细细分后，粒径径减小，表面面积增大，颜颜料表面自由由能也增加，，造成细化的的颜料不稳定定性。当机械研磨能能去除以后，，颜料粒子会会再凝集起来来。为此需要要对分散后的的颜料进行稳稳定。所谓的稳定就就是使颜料颗颗粒处于准稳稳定态，即使使颜料团聚体体经分散、润润湿后获得的的粒径和粒径径分布应该在在涂料规定的的储存期内保保持不变。稳定化是提高高分散效率的的关键之一，，它要求润湿湿速度要大于于或等于分散散速度。如果果小于分散速速度，那就是是部分已分离离的初级粒子子又聚集了，，还需要再次次分离，从而而降低了研磨磨效率，延长长了研磨时间间。（1）电荷稳定（（水分散体系系如：乳胶漆漆）：使粒子表面带带电，形成双双电层，相互互排斥，减少少碰撞。稳定的类型（2）立体保护稳稳定（熵排斥）电荷排斥机理理在水性分散体系系中比较重要，，含钙和锌离离子的肥皂能能作为有效的的颜料分散剂剂，通过金属属离子吸附在在颜料表面，，使其表面带带有离子电荷荷以达到稳定定的分散体系系。然而，大多多数情况下下，在有机机分散体系系中熵排斥是更加重要要的稳定机机理。熵排斥斥形成较厚的的吸附层，，相互排斥斥。吸附层层厚度达到到8～9nm以上。只有溶剂存存在时，吸吸附层太薄薄，可以添添加表面活活性剂可以以增加厚度度，但是单单纯使用表表面活性剂剂(SAA:surfaceactiveagent)容易脱落，，再添加聚聚合物使其其形成厚度度达50nm的吸附层，，起到保护护作用。二、颜料分分散体的稳稳定机理颜料分散体体不稳定的的现象:沉降、絮凝、粘度升高1、颜料的沉降降沉降：是指在某种种力场（重重力、离心心力）中利利用分散相相与连续相相之间的密密度差异使使之发生相相对运动实实现分离的的过程。相关知识：：沉降的利用用沉降是化工工分离工程程中分离非非均相混合合物常用的的一种方法法。（1）收集分散散物质（2）净化分散散介质（3）环境保护护沉降对涂料料的储存、、寿命是不不利的，颜颜料在涂料料中的沉降降主要是重重力沉降。。可以利用用斯托克斯斯沉降速度度公式解释释涂料中的的颜料沉降降现象。从式中可看看出：r（粒子半半径）↓，η↑，（ρ1-ρ2）↓v↓粒子表面吸吸附低聚物物和SAA，r增加加，ρ1也减少。增加介质的的黏度如如添加触触变剂和增增稠剂2、颜料的絮絮凝絮凝会严重重影响涂料料的性能：：（1）降低遮盖盖力。（2）降低CPVC值，从而影影响涂料的的机械性能能。（3）影响涂料料的光泽。。（4）絮凝会增增加涂料的的黏度，不不利于流平平。颜料颗粒间间存在两种种作用力：：一是吸引作作用(范德华力））；二是排斥力力，当吸引力力大于排斥斥力时，则则颗粒发生生絮凝或聚聚集。粒子数半衰衰期：粒子数减减半需要的的时间式中k是常数，T是温度，n0是初始粒子子数。由颜料粒子子的半衰期期公式可见见：η↑，t1/2↑，，但是单提提高黏度不不足以稳定定涂料。能能否使颜料料颗粒稳定定关键是如如何提高颜颜料颗粒间间的斥力。。增加双电电层厚度，，使粒子排排斥力大，，不让高能能粒子碰撞撞进入吸引引区。立体保护作作用中，吸附层越厚厚，分散体体系越稳稳定，所吸附的的聚合物的的结构对立立体保护效效果有重要要的影响。。（1）分子量愈愈大，吸附附层愈厚。。（2）聚合物中中的极性基基团不要连连续排列，，而要有一一定的间隔隔。如：高高醇解度聚聚乙烯醇平平铺在粒子子表面，吸吸附层较薄薄。（3）溶剂：选选择不良溶溶剂，吸附附聚合物密密度高，吸吸附量大，，稳定性好好。3、贮存时黏黏度的上升升针对颜料颗颗粒的“返粗”，，在色漆的制制备中必须须采取“后稳定化化”措施。（1）低分子聚聚合物聚集集，高分子子脱附，使使介质粘度度升高。（2）酸碱颜料料的化学反反应，导致致凝胶。（3）金属颜料料与酸反应应导致凝胶胶。（4）多聚磷酸酸盐水解，，失去螯合合作用。4、表面活性性剂的作用用（1）润湿作用用：降低介介质表面张张力。（2）稳定作用用：产生吸吸附双电层层，阴离子子和非离子子活性剂配配合形成的的双电层更更加稳定。。（3）挤水颜料料：直接将将湿研磨的的颜料加入入油溶剂中中，用表面面活性剂处处理使颜料料进入油相相。三、聚合物物的保护作作用与丹尼尼尔流动点点分析：（1）聚合物浓浓度低，没没有足够的的保护作用用，吸附层层薄。聚合合物浓度高高，低聚物物吸附占有有颜料表面面，吸附层层更薄。选择合适的的聚合物浓浓度。（2）粘度：增加体系粘粘度，剪切切力大，有有利于颜料料分散。但颜料量量多，外相相粘度高，，设备负荷荷大，而且且聚合物浓浓度小不利利于保护作作用；颜料料少，剪切切力小，分分散效果不不好。（3）如何决定定聚合物浓浓度和颜料料量：丹尼尔点。V-研磨浆中颜颜料体积分分数；U-终极颜料体体积分数；；丹尼尔流动动点配制一系列列不同浓度度的成膜物物溶液，取取一定的颜颜料，然后后滴加配好好的溶液，，同时进行行研磨，达达到同一规规定的黏度度，测出该该黏度下溶溶液与颜料料体积之比比值做图，，所得曲线线的最低点点为丹尼尔尔点，该点点的浓度为为最佳树脂脂浓度。在丹尼尔点点的右侧，，溶剂含量量少，树脂脂浓度高，，粘度大不不利于润湿湿和分散；；在该点的的左侧，虽虽然外相黏黏度降低了了，但聚合合物吸附的的少，容易易发生絮凝凝。等粘度曲线线最佳浓度点点丹尼尔点测测定中不出出现最低点点原因可能能是该聚合合物和溶剂剂的组合对对该颜料不不能获得稳稳定的颜料料分散体系系。解决的方案案：（1）改变溶剂剂：（2）改变聚合合物：增加加分子质量量或增加极极性基团。。（3）添加稳定定剂（分散散剂）：DC分散剂等。。其它方法：：（1）塑性流变变仪；（2）RedDevil振动器法；；（3）迫近法5.3颜料的分散散设备和工工艺颜料要实现现较好的分分散必须选选择合适的的分散设备备并配以合合适的研磨磨料黏度。。利用研磨磨设备进行行分散时，，颜料聚集集体的分离离主要取决决于三个因因素：有效的分离离区，作用用于聚集体体上的能量量及研磨时时间。常用涂料分分散设备1、三辊机三辊机是典典型的利用用剪切力作作用来分散散颜料的，，利用三辊辊机时要注注意①溶剂应为为低挥发性性的②冷却降温温③在研磨料料配方上应应考虑黏度度受热而下下降。三辊机运转转示意图2、球磨机球磨机利用用剪切力和和撞击力来来实现分离离。3、砂磨机4、高速盘式式分散机工作原理5.4色漆的制备备组成：成膜膜材料（基基料）、溶溶剂、颜料料、助剂。。基料：转化型：油油脂、油基基树脂、醇醇酸树脂、、氨基树脂脂、三聚氰氰胺甲醛树树脂、热固固性丙烯酸酸树脂。非转化型：：纤维素改改性聚合物物、氯化橡橡胶、乙烯烯树脂、丙丙烯酸酯类类。色漆的制备备步骤球磨（分散）调稀调漆研磨终点的的判断及注注意问题(1)细度扳测定定法涂料细度测测定法GB/T1724-1979测定方法：：1.将符合产品品试样，取取出数滴，，滴入沟槽槽最深部位位，即刻度度值最大部部位。2.以双手持刮刮刀，横置置于刻度值值最大部位位(在试样边缘缘处)使刮刀与刮刮板表面垂垂直接触。。在3秒钟内，将将刮刀由最最大刻度部部位向刻度度最小部位位拉过。3.立即(不得超过5秒钟)使视线与沟沟槽平面成成15°～30°角，对光观观察沟槽中中断痕处，，并记下相相应的刻度度值。（2）通过遮盖盖力和着色色强度来反反映（3）调稀中的的问题：用用纯溶剂容容易产生絮絮聚。（4）配色工序序：使用计计算机配色色调制。附：液体及涂膜膜的一般性性能检测标标准1、涂料的分分类与命名名GB-T2705-1992涂料产品分分类命名和和型号2、液体涂料料的黏度GB-T1723-1993涂料粘度测测定法GB-T9269-1988建筑涂料粘粘度的测定定斯托默默粘度计法法3、贮存稳定定性GB-T6753.3-1986涂料贮存稳稳定性试验验方法4、遮盖力GB/T1726-1979(1989)涂料遮盖力力测定法5、干燥时间间GB/T1733-1993漆膜干燥时时间的测定定法6