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浅析涂料生产中的浮色发花问题

http://www.27580.cn 来源:中外涂料网    2015-12-15 11:02:38
    随着经济的发展,人民生活水平的提高。人们对于房子的需求不单单是遮风挡雨的地方,而且可以住着舒适、美观、多方位的性能兼容的住处。室内涂料是整体房屋不可缺少的部分,人们对于涂料的颜色和性能也逐步提高。涂料颜色的调制非常复杂在涂料生产和施工过程中常常碰见浮色发花问题,涂料出现浮色发花时,颜色与标准板产生色差,调色变得很困难,既浪费颜料又调色不准,同时涂料的开罐效果很差,且涂料干燥后施工涂膜颜色偏离并难以涂成均匀一致。发花属颜料动态分离现象之一:颜料在水平方向发生分离障碍以致涂膜颜色不均而出现发花。浮色是颜色在垂直方向上发生变化,涂料在成膜和干燥过程中一种或多种颜料发生分离,一种颜料浮到表面,另一种颜料原位不动或是沉到底部。

    在实验室如何观察和判断浮色发花现象呢?

    可以从两方面入手:

    罐内静态浮色:色漆分散均匀后在贮罐内静置一段时间后,罐内出现的一种或多种颜料分离出来浮现在表面的现象,例如储存一段时间后,开罐后看到罐内表面浮现黑色,酞青兰或白色等现象。

    涂膜动态浮色:涂膜干燥过程中颜料粒子发生分离的现象称为动态浮色,动态浮色的颜料分离分两种情况:一种是涂膜发花表面颜色不均,另一种是涂膜浮色佳表面颜色均一,但是表层与底层颜色有差异。用手指揉展来鉴别浮色,首先将涂料倾倒或涂布在玻璃板或黑白卡纸上,流平状态时,将手指揉磨直到涂膜开始变得粘稠,颜料粒子不再迁移分离,如果涂料存在浮色,未揉磨的表面与揉磨后的表面在色相上存在差异,揉磨过程中颜料容易分离而出现丝状条纹,涂膜干燥后揉磨的表面会出现棱角涡流花纹,指揉变色程度随指研条件而变化,揉磨时间的长短或揉磨动作的轻重以及涂膜干燥速度等对颜色变化程度有很大的影响。

    涂料的浮色发花因素很多,颜填料粒径差、体系中各物质的表面张力差、以及各物质的亲水亲油平衡值(HLB)、乳液与色浆的兼容性等对乳胶漆的浮色发花造成较大影响,以下进行具体讨论。

    1、颜填料粒子的粒径对涂料浮色发花的影响

    涂料在干燥过程中,随着涂料中挥发分的挥发,这些挥发分还会夹带一部分颜、填料把它们带到涂膜上来,而这些颜、填料粒子在被输送到表面时,有较高表面积的较细粒子易于输送,而比表面积相对低的粗粒子则有碍于运动,在乳胶漆涂膜干燥时,更为亲水的物质趋向于快蒸发,如果白浆相对色浆来说亲水性强一些,即白色的颜填料粒子的亲水性比色浆中颜料粒子更亲水一些,它们就更易被强极性的挥发物质带到表面上来。加上颜填料粒子粒径差太大,使得颜、填料之间的混容性变得很差,由于以上原因,用这种颜料制得的色漆不好施工,施工过程中涂料浮白现象严重,而涂膜则发生浮色。浮白色很难调深色漆,且会造成颜料的浪费。解决方案是仔细选择颜、填料,使所选用的颜填料的粒径要匹配;从而避免浮色发花现象。

    2、表面张力差对涂料浮色发花的影响

    在平常调色时,常发现有些色浆在白色基础漆中很难分散均匀,分散好的色漆在静止一段时间后,很快就有分色或浮色现象发生,或涂料的开罐效果不好。在制漆过程中,白浆的制作与色浆的制作工艺配方不同,制作白浆常采用阴离子型分散剂或离子型聚电解质分散剂,而色浆则多采用非离子分散剂,或与部分阴离子分散剂并用,因而白色颜料与彩色颜料粒子因吸附了一层不同的润湿分散剂而具有不同的表面性质,其亲水亲油值不一样,其表面张力也不一样。一般离子型表面活性剂比非离子型表面活性剂的表面张力大。都是非离子类表面活性剂,因其疏水端分子结构不一样,其表面张力也不一样,而且分子疏水端结构中最外面的链节对表面张力贡献最大。表面能低的分子意味着分子之间的力小,表面张力也较低。从热力学方面来考虑,表面张力低的物质容易吸附转移到界面,而使体系稳定,因表面张力降低削弱了液体收缩表面和液滴聚并的趋势,降低弯曲液面的附加压力差,因而有利于液面及分散体系稳定。所以,如果白浆或色浆之间的表面张力与体系的表面张力差相差大时,用这种浆配置的涂料比较容易出现浮色。

    3、体系之间的相溶性

    乳液与色浆兼容性好则涂料和涂膜的浮色发花情况会好很多,乳液对色浆润湿好则色漆展色性也很好。在水系涂料中经常使用阴离子和非离子型表面活性剂作润湿分散剂,在水系中具有极性和离子型表面的无机颜料,能够与添加的离子型表面活性剂的极性基或离子发生作用,形成二层吸附层。在水系颜料浆中颜料粒子表面吸附了表面活性剂,形成保护层,但保护层之间的作用力有分子间力、静电力之分,所以其间的作用力强弱不一样,当以上色浆与各类乳液或乳胶漆混合时,色浆的分散稳定性表现就不一样,当颜料粒子表面的表面活性剂与乳液粒子表面吸附的表面活性剂即乳化剂或者水之间的亲和力大时,颜料粒子所吸附的表面活性剂被剥离,使得颜料粒子表面的保护层变薄,造成颜料的絮凝,从而引起涂料涂膜的浮色发花。当然当乳液颗粒外的乳化剂与色浆中颜、填料粒子外的表面活性剂兼容性好时,则乳液对这些颜、填粒子的润湿就好,整个色漆的展色性就好,色彩鲜艳,且不浮色。

    4、亲水亲油平衡值对浮色发花的影响

    亲水亲油平衡值(HLB)是个很敏感的问题,在生产涂料时常使用多种材料:乳液、颜、填料、溶剂、助溶剂及各类助剂。这些材料它们都有自己的亲水亲油平衡值(HLB值),各材料的亲水亲油平衡值匹配则涂料整个体系的性能就很优良,浮色、发花、分水等现象就会克服。当然我们使用的乳液、颜填料选定以后,亲水亲油平衡值即HLB值就没法改变,但可以通过仔细选择助剂,即润湿分散剂、增稠剂等来调整整个体系的HLB值,使整个体系的HLB值平衡。我们知道,亲油的物质其亲油端的表面张力小,涂料贮存在容器贮罐中,这些亲油的物质容易浮到表面上来,从热力学角度来讲,整个体系能量降低,体系稳定。当生产的乳胶漆在静态即在容器中就浮色,不仅开罐效果不好,施工性能也不好,涂膜状态也不好。如果涂料浮白色,说明白浆HLB值比较小,白浆比较亲油,所以,生产白浆时就要把白浆做得亲水一点;如果涂料浮的是色浆的颜色,说明白浆HLB值比较大,比较亲水,则在生产白浆时就要把白浆做得亲油一些,来阻止涂料浮色。

    亲水亲油平衡值(HLB值)的匹配,可以通过仔细选择润湿、分散剂来完成。阴离子分散剂中带疏水基团的铵盐分散剂比羧酸钠盐类分散剂要亲油,HLB值小,且带疏水基团的铵盐分散剂对乳胶漆涂膜的浮色也有很大改善。因为当颜填料粒子包裹了这种类型的分散剂时,颜填料粒子周围不仅有静电阻力,还存在空间位阻,而且涂膜在干燥过程中,随着水分的蒸发,铵盐中氨也挥发,使得此类分散剂更疏水一些,从而包裹了此类分散剂的颜填料粒子与成膜物兼容性更好,加上空间位阻使得结构变得很膨松,从而使涂膜在干燥过程中涂膜浮色,即动态过程中浮色也得到抑制。

    5、增稠剂对乳胶漆浮色发花的影响

    一些假塑性强的缔合增稠剂与HLB值较大的表面活性剂有很大的亲和性,使其在颜料表面上脱附,造成颜料的聚集和絮凝,进而使体系着色力下降并生成浮色发花。在有机和无机颜料混用的体系中,尤其是钛白与青蓝、青绿和碳黑色浆共用时,采用假塑性弱的缔合增稠剂可获得色泽较为满意的乳胶漆并有良好的流平性。增稠剂或分散剂等某些基团如疏水端基,颜料粒子有较强的亲和力,吸附颜料粒子形成桥架絮凝导致涂料浮色,强疏水缔合型增稠剂,如因疏水基团对色浆粒子的吸附,引起桥架絮凝着色性较差,碱溶胀型增稠剂因所带离子电荷数量不同,成盐增稠后在涂膜干燥中导致成膜物带电荷数量不同,耐强极性颜料粒子亲和力不同,浮色严重程度,不同体系在展色方面亦存在差异。

责任编辑:陆虎
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