怎么做高檔次低成本的涂料顏料濃縮色漿？
怎么做高檔次低成本的涂料顏料濃縮色漿？
顏料濃縮漿
顏料濃縮漿是涂料和塑料體系中的調色劑，且需要滿足不同領域的要求。用于高品質顏料穩定的高活性潤濕分散劑具有很高的極性，所以廣泛的相容性是必須的。專門的助劑甚至可用于無樹脂濃縮漿。在很多配方中，也會使用消泡劑和防沉劑。
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定義
顏料濃縮漿為顏料分散體的一般描述性術語，這樣的濃縮漿在工業中往往被叫做著色漿，顏料漿，色漿，調色漿等。 調色漿是用來調節已完成涂料配方的色相的顏料漿。其添加量的最大值為總配方的5%-10%，因此此顏料濃縮漿對成品涂料的質量影響可能性相當小。全混合色漿是指適宜與清漆基或色漆基(大多數為白色)混合來生產成品漆的色漿。這些顏料漿的用量有時會高達20-25%左右，由于它對成品漆的質量影響較大，因此對此顏料濃縮漿的質量要求也就較高。
顏料濃縮漿的優點
通過將顏料濃縮漿與(清漆或著色)漆基混合來生產涂料為涂料工業合理化生產提供了契機。當每一種顏料分開研磨時，研磨條件就會很方便地最佳化，與共研磨相比結果是有較好的研磨質量。顏料濃縮漿所生產的涂料原材料成本可能會比共研磨得到的涂料要高，但在大多數情況下較高的成本將為以下的優點而補償：特別對小批量來說，為配備分散設備及之后清洗該設備的工作量很大，此外，物料的損失相當高，而使用顏料濃縮漿就避免了這些缺點。涂料訂購與交貨之間的時間最少(“十分及時”)。 ·貯存顏料濃縮漿所需空間要比貯存成品涂料所需空間小，因此，可預計改善了資金和資產的利用。此外，由于減少了生產時間則為客戶服務更迅速。
顏料濃縮漿類型
1.單系列的顏料濃縮漿可設計只用于一種基料系統。這種顏料濃縮漿用的研磨樹脂可采用配漆用的樹脂。它不是通用型的顏料濃縮漿，而是可相互混合的一種涂料系統。
2.“通用型”顏料濃縮漿要求顏料濃縮漿能在許多不同的配漆用基料樹脂系統中使用。“通用”的范圍可有所不同。能同時在溶劑型和水性涂料中使用的通用型顏料濃縮漿只適用于建筑涂料。對于所有其它應用領域來說，對溶劑型和水性體系需要各自的顏料濃縮漿。通用顏料濃縮漿往往是一種“折衷”辦法，兌稀基料的范圍越寬，“折衷”的情況就越多，不能指望在所有基料系統中都有最佳結果。
顏料濃縮漿的要求
顏料濃縮漿應含有較高的顏料含量，因此在配方中只需要相當少數量的顏料漿。顏料濃縮漿應呈現良好的流變性，即可流動性，可用泵輸送以方便配料計量。顏料濃縮漿的生產必須簡單，經濟且有重現性，著色力變化不應超過2%。此外，顏料濃縮漿必須貯存穩定，那就是無沉降，滲液和絮凝。它們還應呈現出無粘度增加或干燥傾向。顏料濃縮漿必需能方便地加到不同基料系統中而不起粒,即使采用相當低的剪切。也如此在成品涂料中應無或僅有少許浮色/發花。成品涂料的漆膜性能不應下降。所有這些要求可通過使用適宜的潤濕分散劑來達到。所有溶劑型，水性或二元醇類(通用型)顏料濃縮漿的配方基本很相似： ●顏料 ●研磨樹脂 ●溶劑 ●潤濕和分散助劑 ●防沉劑，消泡劑，防腐劑 研磨樹脂和潤濕分散劑必須進行選擇以使其與有關的所有涂料基料有最佳相容性。選擇的過程決定了顏料濃縮漿的使用范圍。對于水性涂料也可使用無研磨樹脂的顏料濃縮漿。防沉劑只有無機顏料(由于它們高比重之故)才需要，而消泡劑在水性和二元醇類顏料濃縮漿中可能是必需的。防腐劑只在絕對不含有機助溶劑的水性顏料濃縮漿中才需要。
研磨樹脂
適宜的樹脂含量
顏料濃縮漿必須含有盡可能少的研磨樹脂，以便將樹脂對漆膜性能的不利影響盡可能減少。過少的研磨樹脂在顏料濃縮漿加入期間會產生問題(由于樹脂沖擊而致結粒)，特別是在使用低剪切力來添加時。還有顏料濃縮漿粘度可能極高。研磨樹脂含量增加一般會使顏料濃縮漿的操作較容易。 從理論上說不含樹脂的顏料濃縮漿是最理想的，因為它們不含研磨樹脂，因此防止了有限相容性問題及對涂料性能可能的不利影響。對溶劑型系統來說，由于能防止顏料濃縮漿中顏料的絮凝和干燥傾向，多數使用含有研磨樹脂的顏料濃縮漿。對于高質量的工業涂料，TEGO Dispers 750W才可能生產無研磨樹脂的顏料濃縮漿。 在水性體系中情況是不同的，無樹脂的顏料濃縮漿可用TEGO Dispers 750W 和TEGO Dispers 755W 做潤濕劑來生產。這樣的顏料濃縮漿絕對不含樹脂，也無有機助溶劑。它們的貯存穩定性好且易加入，并且它們包含較廣范圍的相容性(從丙烯酸酯乳液到雙組份環氧和聚氨酯系統)。即使在水性系統中，研磨樹脂也可用來控制流變性，此時可使用TEGO Dispers 745W 和TEGO Dispers 735W，它們的性能最好。
研磨樹脂的類型
對溶劑型顏料濃縮漿來說，最常用的是使用丙烯酸酯樹脂、酮/醛樹脂和醇酸樹脂。選擇準則是相容性和漆膜性能。相容性決定了顏料濃縮漿的使用范圍，漆膜性能會限制顏料濃縮漿在高質量涂料配方中的使用。醛酮樹脂具有最寬廣的相容性，極經濟有效，時常是一般工業涂料中作通用色漿的理想研磨樹脂。 丙烯酸酯樹脂展現出較為有限的相容性但證明有較好的漆膜性能。由于它們價格較高故主要用于高質量的工業涂料中(雙組分和烘烤體系)。醇酸樹脂主要用于建筑涂料的顏料濃縮漿，它們在中油度和長油度醇酸體系中展現出良好的相容性，價廉但在高質量工業涂料中則不推薦。對水性系統來說，也有相容性很廣的研磨樹脂。TEGO Dispers 735W 和TEGO Dispers 760W具有與水性研磨樹脂諸如丙烯酸樹脂、改性醛類樹脂和醛/酮樹脂良好的相容性。用TEGO Dispers 750W 和TEGO Dispers 755W 生產的無樹脂顏料濃縮漿常常能得到理想的結果。
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研磨樹脂的選擇標準
研磨樹脂的選擇準則是：相容性，漆膜性能和流變性。 研磨樹脂的相容性決定了顏料濃縮漿的使用范圍。采用醛酮樹脂可達到最寬的相容性。研磨樹脂的漆膜性能會限制其在高質量涂料配方中的使用。對高質量系統來說，基于丙烯酸酯樹脂的顏料濃縮漿是最佳選擇。研磨樹脂的不良流變性會限制顏料在顏料濃縮漿中的含量，較低粘度的樹脂可接受更多的顏料。設計顏料濃縮漿配方的第一步是檢驗研磨樹脂與所有可能的配漆用樹脂的相容性。用配漆用基料制備清漆，然后加入10%的研磨樹脂(手工混合)。將此混合物注入小玻璃瓶中，并在玻璃上制刮涂膜(100微米)，應看不出混濁，析出或膠化。評價必須在混合后立即進行并在24小時后再進行重復。
顏料的選擇標準
從對某一特定應用領域所推薦的一些顏料中選擇一種顏料的準則是：著色力 遮蓋力 耐光牢度(單色和沖淡色) 另一個重要方面是成本。高質量的涂料需要高質量的顏料。最高質量要求決定了顏料的質量水準。在顏料濃縮漿系列中使用具有同樣色調(但是不同質量)的二種顏料是有利的。顏料的性能也取決于顏料的表面處理，因此，應考慮到一種顏料可能會有不同的表面處理。
適宜的顏料含量
顏料含量必須盡可能高，以便使加到最終配方中的顏料濃縮漿總量(以及由此而致的研磨樹脂量)減到最低。顏料粒徑越小，則此顏料的比表面積就越大，因而一般最大顏料含量就越低。顏料數據庫包含有關顏料BET表面積資料。顏料含量太高的第一個現象是粘度太高，然而粘度不是唯一重要的參數。低粘度的顏料濃縮漿也可能會含有太多的顏料，在這種情況下，當此顏料濃縮漿加到基漆中時會引起顏料起粒和絮凝，當使用低剪切力進行添加時此特別關鍵。
一般而言，顏料含量越低，則在添加時問題就越少。對于無機顏料來說，其含量可高達50%-70%(70%僅對二氧化鈦而言).對于氧化鐵紅和氧化鐵黃，其含量分別限至65%和60%。對有機顏料來說，含量可在20%-35%之間，由于有機顏料眾多，其上限會明顯不同。碳黑顏料濃縮漿一般含有10%-25%顏料(最大為28%),更高的顏料含量是可以達到的，但這意味著用量減少，在生產中并不實際。
助劑----潤濕劑和分散劑
使用潤濕分散劑的理由
潤濕分散劑為配制穩定的顏料濃縮漿所必需。助劑提供了顏料濃縮漿的貯存穩定性(無粘度不穩定性，無絮凝)，同時當此顏料濃縮漿加到漆基中時也保證了穩定性(無顏料沖擊，無結粒)。此助劑使顏料解絮凝，這樣就顯著降低色漿的粘度。由于這個作用，顏料含量就能因此而增加。根據不同顏料，可達到最大透明度或最大遮蓋力，產生最佳顏料利用。 最后為了保證最終涂料配方的高質量，也需要潤濕分散劑。所有的顏料均解絮凝，它們的流動性也得到了均衡，避免了可能的電荷差異，所有這些均為光澤高，顏色再現性好且無浮色/發花的高質量涂料所必需。
潤濕分散劑的選擇準則
在顏料濃縮漿中，只有解絮凝型潤濕和分散助劑才能使用。只有它們才能保證顏料濃縮漿有較低的粘度，配制的涂料才能不會產生絮凝。高分子量聚合物型潤濕和分散助劑(如TEGO Dispers 670 )是較合適的，尤其是對高質量的面漆配方。用于建筑涂料的顏料濃縮漿可使用低分子量的聚合物型潤濕和分散助劑如TEGO Dispers 655。潤濕和分散助劑的分子量應盡可能地高以保證顏料濃縮漿的穩定性使它們不產生絮凝，在配漆后不發生浮色發花。但是分子量越高，它在各種樹脂中的相容性就越有限。因此有必要進行“折衷”。
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TEGO Dispers 6300和TEGO Dispers 610的分子量很高，因此在高質量涂料系統(單組份烤漆和雙組份聚氨酯涂料)中的性能很好。使用TEGO Dispers 750W和TEGO Dispers 755W，可以不需要研磨樹脂。 TEGO Dispers 710 是工業涂料用的標準助劑，適于范圍廣泛的溶劑型工業涂料。TEGO Dispers 750W TEGO Dispers 755W 專用于水性體系，它們可制備不含研磨樹脂的顏料濃縮漿。在選擇潤濕和分散助劑時，助劑與研磨樹脂(對含研磨樹脂的配方)及配漆用樹脂的相容性必須試驗。將所有的配漆用樹脂配成清漆，然后加入5%的助劑，手工混勻。將它們倒入小玻璃瓶中，并刮涂到玻璃板上(100μm涂膜器)。觀察應不出現嚴重的發渾、沉淀或膠化。輕微的渾濁是可接受的。觀察應在混勻后立即進行，并在24小時后再次評價。
潤濕分散劑的最佳用量
穩定顏料的潤濕分散劑的用量取決于顏料的比表面積。因為助劑必須復蓋全部的顏料表面，具有較大表面積的顏料(即較小的粒徑)就需要更多的助劑。顏料的吸油量和BET表面積可作為助劑用量的參考依據。 對許多廣泛使用的顏料來說，在顏料數據庫里可找到最佳助劑用量。如果顏料濃縮漿用于白色或彩色基漆系統中(而不是在清漆中)，那么在此基漆系統中的顏料也必須充分穩定化。如果此基漆根本沒有穩定，或者沒有充分穩定的話，那末就會發生浮色和發花。這個問題是不能通過改變顏料濃縮漿的配方來加以改正的。
其它助劑
潤濕分散劑是顏料濃縮漿的一個必要組分。一般說來，在最終配制出成品涂料前不應加入其它助劑(消泡劑，表面助劑等)然而有二個例外： 時常水性顏料濃縮漿需要在色漿中使用消泡劑以控制泡沫。TEGO Foamex 8050 單用或與TEGO Foamex 810 合用在許多情況下很有用。具有高密度的無機顏料的顏料濃縮漿需防沉劑以避免貯存期間沉降，使用膨潤土或氣相二氧化硅相當普通。在溶劑型顏料濃縮漿中，也可使用液體流變助劑。
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溶劑
盡管溶劑型顏料濃縮漿的溶劑選擇并不嚴格，由于丙二醇甲醚醋酸酯與研磨樹脂和潤濕分散劑二者間的很好相容性，故用此有良好的結果。如果它的較慢的揮發速度是個問題的話，那未推薦它與二甲苯或酯類溶劑混合使用。 必須避免只使用芳香烴溶劑，因為它會造成不適宜的流變性。出于對生態環境保護的考慮，現代配方中應盡量使用較少量的芳香族溶劑。如果此顏料濃縮漿必須不含芳香族溶劑，則其它組份應作相應的改變，從潤濕分散劑范圍來看，TEGO Dispers 740W是最適合的。
實驗室規模制備
1.如果研磨樹脂為固體形式，首先制成溶液
2.將研磨樹脂溶液，溶劑和潤濕分散劑預混合(手工或用高速分散機)
3.將防沉劑加到含無機顏料的配方中
4.加顏料并用高速分散機混合，在含有無機顏料的配方中應在攪拌下進行添加(由于高顏料含量之故)
5.加入玻璃珠(研磨介質)
6.分散
7.將研磨介質過濾掉 對實驗室研磨設備來說，最好是用Dispermat(CV型)立式砂磨機。由于優異的分散參數控制和可以只用少量樣品，因此可獲得良好重現性。研磨在配有溫控水夾套(冷卻水溫度約40℃/100℉)的鋼質容器中用聚四氟乙烯盤來進行。 首選的研磨介質為1毫米玻璃珠，添加的量為1/1(以重量計)，分散時間和最佳剪切力(線速度)取決于顏料：二氧化鈦：以18米/秒磨30分鐘 無機顏料：以18米/秒磨40分鐘 有機顏料：以21米/秒磨40分鐘 碳黑：以21米/秒磨60分鐘 批量規模應為二氧化鈦200-300克，其它無機顏料為150-200克，有機顏料和炭黑為100克。
測試
1.首先顏料濃縮漿本身必須進行測試： 對研磨粘度和細度進行評價。研磨細度用赫格曼細度計進行測定。粘度可用手工攪拌來進行定性試驗，顏料濃縮漿應容易從刮刀上流下來。為獲定量結果，必須采用旋轉粘度計。合適的儀器是布魯克菲爾德粘度計或具有在10和100倒數秒測量的錐板式粘度計，所有的測試應在40℃(水性系統)或50℃(溶劑型系統)貯存1周和4周后再行重復。
2.然后將顏料濃縮漿加至清漆基或白色基涂料中： 將每一種顏料濃縮漿加到(用高速分散機，不用手工)基于所有相關基料的清漆中。顏料漿的添加數量應使顏料在配方中具有以下含量：二氧化鈦為20%;其它無機顏料為8%;有機顏料為4%及碳黑為2%。由于硝基漆具有較低的顏料含量，所以在硝基漆中顏料濃縮漿的用量也較低。對于硝基漆顏料含量如下：鈦白粉12%;無機顏料4%;有機顏料2%;炭黑1%。將涂料淋涂(對噴涂施工涂料)或刮涂(對其它施工涂料)在玻璃板或聚酯膜上。然后按以下測試： 用肉眼評價絮凝，光澤，霧影，透明度和起粒傾向。為了獲得對光澤，霧影的定量結果，可用適宜的儀器進行測量(光澤和霧影儀)。如再能測量著色力和色相，則評價就更全面了。
為進一步測試，還應將每一種顏料濃縮漿與各種配漆基料的白色涂料(20%二氧化鈦)進行混合。對碳黑來說，將0.5份(以重量計)顏料漿與29.5份白色涂料混合，對所有其它顏料濃縮漿來說，將其2份加至28份白色基中。此樣品應用油漆振蕩器混合(5分鐘)。將此涂料涂在玻璃或聚酯膜上之后(淋涂或刮涂)進行指擦試驗。
對已指擦和未指擦表面之間的色差進行肉眼評價，但也可用顏色測量儀器(例如，測色儀)來測定色差(△E)。只有在有光系統獲得合適的結果后，才在平光系統進行顏料濃縮漿的評定。 所有的測試應在40℃(水性系統)或50℃(溶劑型系統)貯存一周和四周后再行重復。
此文關鍵字：色漿,有機色漿,無機色漿,油性色漿,水性色漿
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