一、顏料的分散:
顏料在漆料中的分散過(guò)程是比較復(fù)雜的,但至少要經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程,即濕潤(rùn)、解聚(分散)和穩(wěn)定化。提供色漆生產(chǎn)的顏料,在顏料生產(chǎn)中所形成的粒子是細(xì)微的,其粒徑一般在5nm至1um之間,則能輕易地形成分散體系。但是涂料廠投入生產(chǎn)用的顏料,大都以原級(jí)粒子,附聚體和聚集體的混合物所存在的。原級(jí)粒子:是顏料在制造過(guò)程中所形成的單個(gè)晶體或締合晶體,粒徑是比較微細(xì)的。附聚體:是原級(jí)粒子的邊和角相連接,結(jié)合而成的,結(jié)構(gòu)比較松散的,大的粒子團(tuán)。聚集體:是原級(jí)粒子間以雙面相結(jié)合的,或晶面成長(zhǎng)在一起的,結(jié)構(gòu)比較緊密的、大的粒子團(tuán)。附聚體大多在顏料的瀘餅干燥和隨后的干磨中形成的。聚集體是顏料制造過(guò)程中沉淀熟化階段形成的。附聚體和聚集體合稱為顏料的二次粒子。
1、顏料的濕潤(rùn):
生產(chǎn)色漆用的顏料表面一般都吸附著一層空氣和水分,顆粒間的空隙也被空氣所填充,顏料在漆料中分散的首要前提是需要用漆料取代空氣和水分,并在顏料暴露出的表面上形成一層新的包覆膜,這種用漆料取代空氣和水分并在顏料表面形成包覆膜的過(guò)程,稱作顏料濕潤(rùn)過(guò)程。
2、顏料的解聚(分散):
在分散過(guò)程中,僅將這些二次粒子的表面用漆料濕潤(rùn)是不夠的,因?yàn)檫@種大粒徑、小表面積的顏料粒子團(tuán)不能滿足制漆的成膜要求和維持漆液穩(wěn)定的分散狀態(tài)。因此,必須施以外加的機(jī)械力(主要是剪切力)將這些大顆粒解聚集,使其恢復(fù)或接近恢復(fù)到原級(jí)粒子的大小,以小顆粒大表面積的形式暴露在漆料中,并使其所有暴露出來(lái)的表面都被漆料所濕潤(rùn)。這種借助外加機(jī)械力,將顏料的附聚體和聚集體恢復(fù)成或接近恢復(fù)成原級(jí)粒子的過(guò)程稱做解聚過(guò)程或稱做分散過(guò)程。
顏料在漆料中的解聚是色漆制造過(guò)程中主要的,消耗能量最大的工序。能使顏料解聚的外來(lái)機(jī)械力,一般是由我們通常使用的研磨分散設(shè)備,如砂磨機(jī)、球磨機(jī)、三輥機(jī)、高速分散機(jī)和二輥機(jī)等產(chǎn)生的。為了造成作為分散介質(zhì)的液體漆料對(duì)顏(填)料粒子表面的滲透條件,必須對(duì)顏(填)料的聚集體和附聚體施加能促使其破裂的外部機(jī)械力,將顏(填)料粒子進(jìn)行解聚,使其更好地被液體漆料所濕潤(rùn),這就需要研磨分散設(shè)備。在研磨漆漿中,顏料粒子的解聚過(guò)程,不僅可以充分地令漆液濕潤(rùn)顏(填)料粒子表面,提高漆漿穩(wěn)定性,而且隨著顏料分散程度的提高,顏料的著色力、遮蓋力都會(huì)相應(yīng)提高,色漆涂膜的光澤及其它性能也得到改善。所以選用高效的研磨分散設(shè)備,可以極大地提高顏料在漆料中的分散程度,從而可以在提高漆漿穩(wěn)定性的同時(shí)降低顏料用量,改善色漆和涂層的質(zhì)量。
3、穩(wěn)定化:
已被濕潤(rùn)和解聚的顏料顆粒繼續(xù)分布到大量的漆料中去,使其有足夠的漆料包覆在顏料粒子的周圍,并將其彼此隔離開(kāi)來(lái),從而縮小顏料顆粒間的吸引力,避免了顏料顆粒間的相互接觸,這種使每個(gè)業(yè)已被解聚集及濕潤(rùn)了的顏料顆粒被足夠厚的、連續(xù)的、不揮發(fā)的成膜物質(zhì)永久地分散開(kāi)來(lái),使分散體在無(wú)外加機(jī)械力的控制下,也不會(huì)出現(xiàn)顏料粒子再次聚結(jié)成大顆粒的過(guò)程,稱做穩(wěn)定化過(guò)程,得到穩(wěn)定性的顏料分散體,才是色漆生產(chǎn)的最終目的。因而,顏料在漆料中的分散是由濕潤(rùn)、解聚和穩(wěn)定化這三個(gè)主要過(guò)程所組成。但是,實(shí)際上這三個(gè)過(guò)程不是截然分開(kāi)的,而是同時(shí)發(fā)生的和交替進(jìn)行的。對(duì)于將顏料分散在漆料中所形成的分散體而言,三者的關(guān)系是:濕潤(rùn)是基礎(chǔ),解聚是為了更充分的濕潤(rùn),而達(dá)到穩(wěn)定化狀態(tài)才是最終目的。
如果顏料在漆料中分散得不好,達(dá)不到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài),那么已被分散的顏料顆粒有可能又會(huì)重新接近而聚集成大顆粒,形成我們所講的顏料絮凝體,顏料的絮凝過(guò)程是分散過(guò)程的逆過(guò)程。
顏料的絮凝體和聚集體及附聚體,雖然是由原級(jí)粒子聚結(jié)而成的大粒徑粒子團(tuán),但是絮凝體和后者有著本質(zhì)的不同,雖然它的表面仍被漆料所包覆,粒子間隙也被漆料所填充,而顏料的聚集體和附聚體的表面為空氣和水分所包覆,其間隙也被空氣所填充,但微絮凝狀態(tài),在涂料生產(chǎn)中還有其利用之處。
4、對(duì)于漆料充分濕潤(rùn)顏料的幾點(diǎn)措施:
(1)選用粒徑小,表面經(jīng)過(guò)處理的顏料;
(2)降低漆料的表面張力;
(3)使用低固體量的漆料;
(4)使用濕潤(rùn)助劑來(lái)降低液體和固體間的界面張力;
(5)使用分散助劑預(yù)處理的顏料;
(6)漆漿在預(yù)混合中的自升溫至50℃(高速)再靜置過(guò)夜后投入研磨分散工序(含華蘭者除外)。
5、如何降低漆料的表面張力:
(1)選用低表面張力的溶劑;
(2)降低漆料的粘度;
(3)降低漆料的固體含量。
6、如何改善漆料與顏料的界面張力:
(1)采用濕潤(rùn)劑或分散劑等涂料助劑;
(2)選用經(jīng)預(yù)處理過(guò)的濕潤(rùn)性好的顏料品種;
7、如何在操作中改善濕潤(rùn)條件的措施:
(1)漆漿經(jīng)預(yù)混合(高速攪拌或捏和機(jī)拌漿)并自升溫至50℃;
(2)將漆漿靜置過(guò)夜,再經(jīng)研磨(含華蘭者除外);
顏料在濕潤(rùn)的過(guò)程中粘性的液體漆料緩慢而持續(xù)地滲入堆積緊密的顏料間隙需要一定的時(shí)間,預(yù)混合好的研磨漆漿經(jīng)靜置過(guò)夜較之立即進(jìn)行研磨分散自動(dòng)深入的深度相差約38倍。這就為將研磨漆漿預(yù)混合后并籍以機(jī)械攪拌下令漆料溫度達(dá)到50℃后靜置過(guò)夜,次日再進(jìn)行研磨分散的操作方法,提供了一個(gè)合乎邏輯的理論,溫度的提高,使漆料表面張力降低,更有利于濕潤(rùn),漆漿靜置過(guò)夜,提供了濕潤(rùn)所必須的時(shí)間,能起到節(jié)約能源而提高濕潤(rùn)的效力。