第一节白颜料的选择
一、钛白粉
在涂料工业中，最重要的白颜料就是钛白粉(TiO2)。钛白粉由于折射率高(金红石型钛白粉n = 2.80，锐钛型钛白粉n = 2.55)，光散射的能力比其它白颜料都强，在着涂料中具有极好的遮盖力，特别是金红石型钛白粉。与其它着颜料相比，钛白粉颜料在所有白颜料中表现出最好的亮度。由于具有这些优异的光学特性、无毒和化学惰性，钛白粉可以代替其它所有的白颜料。
表10-1为各种白颜料的物理性能比较，从表中可以看出，TiO2各方面性能都最优异。
表10-1 各种白颜料的物理性质比较
颜料物理性质二氧化钛
(锐钛型)二氧化钛
(金红石型)
锌钡白氧化锌铅白硫化锌
相对密度 3.9 4.2 5.5 ~ 5.7 6.8 ~ 6.9 4.0
折射率 2.52 2.71 2.03 2.09 2.37
遮盖力(PVC20%)333 414 118
87 97
着力1,300 1,700 260 300 100 660
紫外线吸收(%)67 90 18
93 35
反射率(%)88 ~ 90 47 ~ 50 90 80 ~ 82 88
反射率(%)94 ~ 95 95 ~ 96 96 93 ~ 94 95
1. 粒径和粒径分布
许多TiO2晶休看上去都是透明的，但工业上TiO2颜料的超细微粒却具有很高的不透明性(遮盖力)。当粒径为0.25 µm左右时，钛白颜料的遮盖力最大；TiO2粒径大于或小于0.25 µm时，遮盖力都会降低。0.25 µm的粒径对光波长400 nm来说是最理想的。在遮盖力最大值附近，随着颜料粒径的变化，颜料的颜也会发生变化。粒径较小的TiO2显现蓝光，粒径较大的TiO2显现黄光。
TiO2的粒径分布也对涂料的性能存在影响，粒径分布窄的钛白粉产品的遮盖力或单位体积着强度比粒径分布宽的产品更好。
钛白粉的表面处理剂用量一般为颜料量的0 ~ 20%，主要是无机表面处理剂，如Al2O3、SiO2、ZrO2或它们的混合物。另外，一些有机表面处理剂也可用于改进钛白粉在不同介质中的分散性，如多元醇、胺和硅烷偶联剂，在颜料生产过程中可以作为研磨助剂。
表面处理剂的类别和添加量对颜料性能的影响很大，表10-2为处理剂用量和颜料性质的关系，从表中可以看出，随着处理剂用量的增加，颜料的粒径、吸油值和表面积都会增加；
表10-2 表面处理剂与TiO2物理性能的关系
颜料类别表面处理剂表面积(m2/g)吸油量粒径
基本颜料无 5 ~ 7 很小
有光颜料低9 ~ 14 低小
多用途耐久性颜料中等12 ~ 16 中等中等
高干遮盖力颜料高25 ~ 40 高大
音箱布
在PVC < CPVC和PVC > CPVC时，表面处理剂类型与光学性能之间的关系分别见表10-3和表10-4。表10-5为表面处理剂类型与产品耐久性之间的关系，从表中可以看出，经Al2O3处理后，TiO2的光泽提高，但耐久性变差，而SiO2可以提高耐久性，但产品光泽较低。
表10-3 表面处理剂与TiO2光学性能的关系(CPVC以下)
颜料类别遮盖力着力调光泽颜
有光最高最高最蓝最高N/E
多用途耐久性颜料中等中等中性中等N/E
高干遮盖力颜料最低最低最黄最低N/E
表10-4 表面处理剂与TiO2光学性能的关系(CPVC以上)
颜料类别遮盖力着力调光泽颜无绳电熨斗
有光最低最低最蓝最高N/E
多用途耐久性颜料中等中等中性中等N/E
高干遮盖力颜料最高最高最黄最低N/E
表10-5 表面处理剂与TiO2耐久性的关系
颜料类别表面处理剂光泽着力抗粉化性光泽保持力
低耐久性颜料Al 高高低低
中等耐久性颜料 Al、Si 中等中等中等中等
高耐久性颜料 Al、Si 中低低高高
中等耐久性颜料 Al、Org 高光高中等高
高耐久性颜料 Al、Zr、Org 高光高高高
3. 涂料配方设计中钛白粉的选择
在涂料配方设计中，钛白粉的用量在原材料成本中占很大比例。TiO2产品的品种繁多，所有的产品都是为某些性能设计的，不同等级的产品其用途和价格都不同。钛白粉作为主要原材料用于涂料中时，选择合适的等级是很重要的。不同等级钛白粉适合不同类型的涂料产品，主要包括以下级别：
(1) 具有高耐候性的钛白粉，适合于管道涂料和汽车涂料；
(2) 具有优异光学性能的钛白粉，主要用于陶瓷涂料和水性工业涂料；
(3) 具有最好不透光性的涂料级钛白粉(80 ~ 86% TiO2)，主要用于平光乳胶漆；
(4) 有合适特性的复合级钛白粉，应用范围比较广，属于通用型钛白粉。
实际上，一些级别之间的差别很小，除非必须突出某些特殊的性质，如(1)、(2)类，一般级别的选择很宽。在大批量生产和贮存TiO2时，可以选择适合各种用途的通用型级别。在建筑装璜涂料的生产中，通用型钛白粉颜料可用于从低到高各种PVC下的溶剂型外墙有光涂料和水性乳胶漆中，改变了通常认为的高级钛白粉颜料主要用于中高PVC哑光乳胶漆的观点。陶瓷级颜料，特别是与不透明聚合物联合
使用时，在这些涂料中的应用更加广泛。因此，若配方设计者能正确选择某一种等级的TiO2，则既能提高产品的性能，又能降低涂料的生产成本。表10-6可以作为钛白粉颜料选择的指导，涂料的PVC要根据用户的需要和对产品性能的要求来设计。
表10-6 钛白粉颜料选择的关键−光泽和耐久性
项目低耐久性(内墙、油墨)中等耐久性(外墙建筑涂料)高耐久性(汽车、管道)
低光泽高吸油值，高干遮盖力通用级钛白粉
+体质颜料抗粉化级钛白粉+体质颜料
中等光泽多用途陶瓷级钛白粉
+体质颜料
通用级抗粉化级
高光泽陶瓷级高光通用级高光抗粉化级
在涂料配方设计中，除选择合适的钛白粉等级外，另一个关键的问题是如何确定钛白粉的最佳使用量。
这取决于涂料遮盖力的需求，但也受到其它因素如PVC、润湿分散程度、涂膜厚度、涂料固含量和其它着颜料的存在等的影响。对于常温固化溶剂型白涂料，TiO2含量在PVC为17.5%或颜基比为0.75:1时，可从高质量涂料的350 Kg/1000 L到经济型涂料产品的240 Kg/1000 L，涂料的固含量为50 ~ 70%。对于装饰性乳胶漆，当PVC < CPVC时，钛白粉的用量为200 ~ 300 Kg/1000 L，钛白粉的用量取决于涂料配方中所需的光泽、涂料中其它不透光组分(如不透光聚合物或煅烧粘土)的用量和涂料总体积固含量等；当PVC > CPVC时，钛白粉的用量可以随干遮盖力的增加进一步降低，在一些经济型涂料配方中，钛白粉的用量可以降低到20 Kg/1000 L。在高层建筑外墙涂料中，钛白粉的用量可以降低到一定比例，以增加涂膜的粘结强度。
表10-7至表10-9列出了使用TiO2颜料的几种不同用途的简单涂料配方。
表10-7 白醇酸底漆(木质基材用)配方
组成质量(Kg)组成质量(Kg)
金红石型TiO211.8 200#溶剂汽油15.1
重晶石粉29.5 24%环烷酸铅0.33
云母粉 5.5 6%环烷烷钴0.17
长油度豆油醇酸树脂(75%溶剂油溶液)32.1
注：TiO2用量为12.5%
表10-8 乳胶漆配方
组成质量(Kg)组成质量(Kg)
H2O 1.30 TiO2 250
分散剂 4 SiO2 50
50
消泡剂 3 ZnO
丙二醇 2 Al2(SiO3)370
增稠剂 3 丙烯酸乳液468
注：TiO2用量为24.3%
表10-9 外墙乳胶漆配方
组成质量(Kg)组成质量(Kg)
水49 C-1000滑石粉30
表面活性剂 2 碳酸钙125
分散剂(25%)9 AC-34丙烯酸乳液547.5
消泡剂(50%) 4 防霉剂8
乙二醇20 消泡剂(50%) 1
增稠剂(1%溶液)87.5 水20
R-901金红石型TiO2225 氨水(28%) 2
锐钛型TiO225
注：R-901金红石型TiO2用量为19.5%；锐钛型TiO2用量为2.2%
二、氧化锌
氧化锌(ZnO)又称锌白，是一种白粉末，由不定形或针状的小颗粒组成。氧化锌是碱性化合物，能和微量游离脂肪酸作用
生成锌皂，有使涂料变稠的倾向，遇无机酸或醋酸则会溶解。氧化锌可使涂膜柔韧、牢固、不透水，因而能阻止金属的锈蚀。但
不宜和游离酸较多的基料混合，以免产生较多的锌皂，使涂料粘稠而不易涂刷。氧化锌的着力和遮盖力仅次于锌钡白和钛白粉，
但颜纯白，不粉化，具有良好的耐光、耐热及耐候性，适应于外墙涂料。
在涂料配方设计中，氧化锌可为设计者提供许多高性能的涂料配方。氧化锌具有优异的防霉性和控制微生物真菌的功效。由
于ZnO具有吸收紫外光的能力，它能与涂料中的羧酸根离子形成配位化合物从而降低涂膜中水的敏感性，因此，ZnO可以提高
涂膜的耐候性和抗粉化性能力。另外，由于ZnO的折射率较高，因此也具有较高的遮盖力。一般来说，陶瓷、罐桶涂料均用粒
径小、纯度高的间接法氧化锌；室内涂料、乳胶涂料则多用针状的直接法氧化锌，使之吸油值较高，能改进悬浮性能。
当ZnO用于乳胶漆中时，若用量太大，会引起涂料粘度大大增加，降低涂料的稳定性，可通过选择合择的分散剂、TiO2品
种、基料品种、pH值、原始粘度和PVC等来得到稳定的涂料配方。表10-10和表10-11即为ZnO分别用在有光涂料和平光涂料
的涂料配方。在涂料配方中正确使用ZnO，既可得到性能优异的产品，还可降低成本。
表10-10 氧化锌有光涂料配方
组成质量(Kg)体积份配方常数
丙二醇60.0 6.98 PVC(%)22.5
分散剂(35%) 7.9 0.87 体积固含量(%)34.8
水 5.1 0.62 pH值49.0
消泡剂 1.0 0.13 原始粘度(KU)9.0
钛白粉250.0 7.30
氧化锌25.0 0.54
上述组分经高速分散后，加入下列组分：
滚动体水30.0 3.60
丙烯酸乳液(46%)546.7 62.38
Texanol 25.7 3.16
丙二醇38.0 4.42
防霉剂 2.0 0.23
消泡剂 1.0 0.13
羟乙基纤维素(2.5%)74.2 9.64
总计1071.2 100.0
表10-11 氧化锌平光涂料配方
组成质量(Kg)体积份配方常数：
水125.0 15.00 PVC(%)45.4
分散剂(40%) 7.1 0.67 体积固含量(%)36.2
润湿剂 2.5 0.28 质量固含量(%)54.2
消泡剂 1.0 0.13 pH值9.2 ~ 9.6
丙二醇34.0 3.95 原始粘度(KU)90-95
羟乙基纤维素(100%) 3.0 0.26
(续)表10-11 氧化锌平光涂料配方
组成质量(Kg)体积份
乙二醇预混物25.0 2.69
钛白粉225.0 6.54
氧化锌25.0 0.54
硅酸铝147.3 6.76
碳酸钙50.0 2.33
活性白土 5.0 0.25
上述组分经高速分散后，加入下列组分：
丙烯酸乳液(46%)305.9 34.17
消泡剂 3.0 0.39
1.17
Texanol 9.3
防霉剂 2.0 0.24
氨水(28%) 2.0 0.27
羟乙基纤维素(2.5%)202.4 24.36
总计1176.9 100.0
三、铅白
铅白不溶于水，可溶于酸、碱，长期暴露在空气中与H2S气体接触，颜会变暗，变成黑的硫化铅，所以不能与银朱、镉
黄、表等含硫颜料配用。铅白能与酸值高的油生成铅皂，可以加强涂膜牢度、防止粉化、耐光耐潮湿，特别适用于制造室外用
漆、防锈漆及船舶用漆。其最大缺点是对人体毒性大，因此使用要慎之，特别是玩具用漆和室内用漆，都禁止使用铅白。
四、锌钡白
锌钡白(ZnS·BaSO4)又名立德粉，是硫化锌和硫酸钡的混合物。锌钡白是一种中性颜料，故常与酸价高的基料共用，代替氧
化锌，以免涂料产生皂化。锌钡白颜洁白、遮盖力强、着力好、耐碱耐热，但遇酸分解、遇光变暗、耐候性差、易粉化。锌
钡白广泛用作室内涂料；由于对大气作用不稳定，故不宜用于室外涂料。在内墙经济型平光涂料中，常用立德粉代替部分钛白粉
作为着颜料，降低涂料成本。表10-12为仿墙纸经济型涂料配方。
表10-12 仿墙纸经济型涂料配方
组成用量(%)组成用量(%)
水7.2 立德粉12.0
六偏磷酸钠0.2 红浆0.8
(续)表10-12 仿墙纸经济型涂料配方
组成用量(%)组成用量(%)
乙二醇 1.5 聚醋酸乙烯乳液(46%)+聚乙烯醇缩甲醛(10%)73.3
钛白粉 5.0 磷酸三丁酯适量
五、锑白
锑白的主要成分为Sb2O3，是中性颜料，结晶体细腻易磨，易溶于酸碱，颜洁白，遮盖力仅次于钛白粉，与锌钡白相近，耐候性比锌钡白好，抗粉化性好，耐热、耐旋光性均好，遇硫化氢可转变为橙的硫化锑，可溶性盐对人体无毒，故可代替铅白使用。锑白与脂肪酸不起反应，故在高酸值基料中不会皂化，但单独用于涂料中干性不好，会使涂膜较软，因此必须与氧化锌配合使用，以使涂膜干性好，干后坚韧。锑白在高温下和含氯树脂反应生成氯化锑，能够阻止火焰的蔓延而起到防火的作用。因其相对密度较大，价格较高，故仅限于防火涂料中使用。表10-13为锑白在氯丁酚醛阻燃涂料配方中的应用。
表10-13 氯丁酚醛阻燃涂料配方
组成质量(Kg)组成质量(Kg)
水性氯丁胶乳(50%水分散液)70.0 锑白11.2
酚醛树脂9.6 膨胀石墨127.0
氢氧化铝17.4 矿物纤维 4.8
六、碱性硫酸铅
碱性硫酸铅是以2PbSO·PbO为主的白颜料，毒性比铅白小，与脂肪酸不起反应，制成的涂膜干燥较慢，不耐稀酸，可溶于碱，遮盖力比铅白小，防锈能力比铅白好。碱性硫酸铅与氧化锌配合使用，可阻止涂膜产生细裂纹及龟裂，不易粉化。成分中含有硫化铅和碳时，呈青灰，称为“升华青铅”。用升华青铅制得的涂料涂膜柔韧，但易于粉化，故常与氧化锌配合使用。中性硫配铅(PbSO4)耐酸、耐碱、耐光，但遮盖力小，仅作体质颜料使用。
第二节有颜料的选择
一、黑颜料
1. 炭黑
炭黑的主要成分是碳，并含有少量来自原料的挥发物。炭黑的粒度细，它是遮盖力和着力最好的一种黑颜料。能耐热和耐化学腐蚀，在油内分散度极好，能吸收各光谱，所以有高度的黑。缺点是吸潮性大，会使干燥速度减慢和粘度增高。
在炭黑颜料中，炭黑的生产工艺、粒径、结构和表面化学性质直接影响着涂料的黑度、流变性和光泽等性能。表10-14列出了炭黑性能变化对涂料性质的影响趋势。
表10-14 炭黑性能对涂料性质的影响
当粒径减小或表面增大时
黑度增加，光的吸收更多，反射更少，使人觉得更黑；
粘度增加，涂料需要量较多，自由流动的漆料量减少；
分散性降低，粒子间引力增大，需要更多的能量破坏聚集体；
光泽降低，较高的漆料需要量，涂层中供反射的漆料量减少。
当结构增加时
黑度降低，由于互相结团，相当于较粗粒子的效果；
粘度增加，漆料需要量增加，自由流动漆料量减少；
分散性增加，由于粘度增加，产生更大的剪切力破坏聚集体；
光泽降低，漆料需要量增加，表面上自由漆料减少。
当表面活性和表面酸度增加时
对大多数漆料而言，表面活性增加，相当于加入一种有效的润湿剂，颜料被漆料润湿的界面阻力
降低了，帮助漆料渗透到颜料粒子中去；
黑度降低；
粘度增加；
分散性增加；
光泽降低。
2. 氧化铁黑
氧化铁黑又称铁黑，分子式为FeO·Fe2O3或Fe3O4，带有永久性磁性，是一种遮盖力、着力、耐旋光性能较好的黑颜料。用它制成的涂料，涂膜坚韧性好，并具有化学防锈作用，在涂料中可部分代替炭黑使用。氧化铁黑由于耐碱性好，广泛用于建筑行业的水泥着。
3. 硫化锑
硫化锑(Sb2S3)是一种灰黑矿物颜料，显现绿光，使之在红外照片上看上去像植物，因此它的细粉可以用作伪装涂料。
4. 苯胺黑
苯胺黑是有机颜料中唯一的黑颜料，也是广泛使用的一种有机颜料。由于一般黑颜料多采用价廉的无机炭黑颜料，因此这种溶剂型黑颜料在涂料工业上应用不多。
二、红颜料
1. 铁红颜料
氧化铁红的分子式为Fe2O3，颜由橙红到紫红。耐旋光性好，能耐高温、耐污浊气体、耐碱、着力好、遮盖力强，仅次于炭黑。用它制得的涂膜细密，可起物理防锈作用，主要用于各种底漆，有时也用作磁漆。缺点是不耐强酸，颜中带黑、不够鲜艳。
由于铁红的制造途径不同，得到的粒子大小及形状也不同，使铁红的颜由红黄调到红紫调变动，需要根据涂料的不同要求选择不同调的氧化铁红颜料。表10-15给出了铁红粒子大小与颜、着力、遮盖力、比表面积及吸油值等的关系。
表10-15 铁红粒子大小与性能的关系
铁红类型 1 2 3 4 5 6 7 8
颗粒尺寸(µm)0.09 0.11 0.12 0.17 0.22 0.3 0.4 0.7
调变化黄红调---向蓝调变化—红紫调
着力大 ------------------------------------------------------------------------------------- 小
遮盖力小 -------------------------------------- 大 -------------------------------------- 小
有机合成化学与路线设计
比表面积大 ------------------------------------------------------------------------------------- 小
吸油值大 ------------------------------------------------------------------------------------- 小
u型吊臂2. 镉红
镉红是硫化镉和晒化镉(3CdS·2CdSe)的混合物，通常硫化物占55%，晒化物占45%。
3. 钼红
钼红是钼酸铅和铬酸铅的混合结晶，呈鲜红，含铬酸铅时呈橙，耐旋光性强、遮盖力、着力好，常用于农业机械涂料。
4. 有机红颜料
有机颜料彩鲜明、着力强、相对密度小、无毒性，但遮盖力、耐旋光性、耐热性、耐溶性不如无机颜料。有机颜料中一般包含有发基团或着基团，如偶氮基团，以及助基团，如氨基。
烘干机组(1) 甲苯胺红
甲苯胺红又名颜料猩红，为鲜红粉末，颜鲜艳，分深淡两种调，带淡黄光调和带深蓝光调。甲苯胺红具有高度的耐旋光性、耐水性和耐油性，并具有良好的耐酸碱性和遮盖力。原在室外不褪，但冲淡后的颜不经久，不宜在室外使用。可耐热130 ~ 140℃，但在硝基涂料中易渗，可用于涂料、水粉漆及烘干漆中。
(2) 大红粉
大红粉是一种不溶性偶氮颜料，红光鲜艳、遮盖力较好，不溶于水，微溶于油，深耐光，可耐酸、耐热，尚可耐碱。为涂
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议