影響顏料沉降和穩(wěn)定性的因素
影響顏料沉降和穩(wěn)定性的因素有哪些
顏料分散過程的第一步是顏料的潤濕和分離。但是,如果顏料分散體沒有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定,就會產(chǎn)生絮凝(如圖1所示)。絮凝是顏料顆粒相互吸引形成松散聚集體的結(jié)果,這些聚集體可以在溫和的剪切下重新分散。
當(dāng)顏料顆粒相互強(qiáng)烈吸引時(shí),可能會發(fā)生顆粒的膠結(jié)或團(tuán)聚。團(tuán)聚物(由樹脂或潤濕劑包裹的化學(xué)結(jié)合的顏料聚集體)不容易再分散。通過對涂料施加低剪切力,可以逆轉(zhuǎn)絮凝。絮凝會對顏料的顏色、光澤和遮蓋力產(chǎn)生不利影響。
獲得顏料穩(wěn)定的兩種主要機(jī)制是空間和電荷。在電荷排斥中,具有類似電荷的顆粒表面相互排斥(更適用于水性體系,圖4),而空間穩(wěn)定是溶劑型涂料中更常見的機(jī)制(圖5)。適當(dāng)穩(wěn)定的顏料分散體可防止絮凝和結(jié)塊。
顏料在水性介質(zhì)中的分散使用與無機(jī)溶劑介質(zhì)相同的原理:即適當(dāng)?shù)臐櫇?、顏料分散和穩(wěn)定。然而,水的表面張力和高極性使其在潤濕低極性顏料時(shí)更成問題。在許多情況下,水會與顏料表面發(fā)生劇烈的相互作用,從而破壞顏料表面的分散劑的穩(wěn)定性。確保顏料分散均勻穩(wěn)定(消除一種顏料的顏料絮凝,排除其他顏料)。第三,使用合適的潤濕劑或表面活性劑有助于改善導(dǎo)致顏料之間不穩(wěn)定的極性和表面張力的差異。
無機(jī)顏料如:鈦白粉、碳酸鈣、氧化鋅、二氧化硅、碳酸鈣、硫酸鋇和氧化鐵顏料等許多填充顏料具有很強(qiáng)的極性表面。然而,僅靠水通常不能充分潤濕顏料表面。因此,它們需要表面活性劑來潤濕和穩(wěn)定分散。
此外,許多顏料制造商提供經(jīng)過表面處理的顏料,以幫助顏料穩(wěn)定,許多制造商通過添加一層無機(jī)氧化物來對有機(jī)顏料的表面進(jìn)行改性以增加極性,從而改善有機(jī)顏料的表面潤濕性。
如果不考慮顏料隨時(shí)間沉降的影響,任何關(guān)于顏料穩(wěn)定的討論都是不完整的。這些因素都會影響顏料沉降的程度和對硬沉降的抵抗力:
- 顏料分散體的質(zhì)量
- 顏料粒徑
- 吸油性
- 形狀
- 分布
- 顏料密度
- 涂料粘度
要更完整地討論這些參數(shù)中的每一個(gè)對顏料沉降和穩(wěn)定性的影響,可能需要幾篇文章來充分描述。下圖(圖6)提供了顏料和油漆參數(shù)與顏料沉降的簡化關(guān)系。
最后,使用適當(dāng)?shù)挠|變劑有助于建立足夠的粘度和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而阻止顏料硬沉降。合適的觸變劑可以通過幾種不同的機(jī)制提高對硬沉降的抵抗力,比如:通過增加低剪切粘度來提高抗硬沉降性;與顏料形成結(jié)合,以降低沉降顏料層的有效密度。
但是,必須確保觸變劑和分散劑之間存在可接受的兼容性。通常用于促進(jìn)軟沉降的觸變劑包括用季銨化合物處理的粘土,為溶劑型涂料提供更高的親有機(jī)性。硅鎂土可用于水性和溶劑型涂料,因?yàn)獒槧钫惩令w粒結(jié)合以增加粘度,在剪切下容易分解。其他聚合物增稠劑通過增加粘度和促進(jìn)易于再分散的軟沉降也可以有效,例如:
- 細(xì)顆粒二氧化硅
- 蓖麻油衍生物
- 堿性磺酸鈣
- 膠體硅酸鋁
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