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涂料工业： 合适的润湿分散助剂可缩短颜料的研磨时间，令研磨料粘度降低，从而提高研磨料中颜料的含量，提高研磨效率，能使涂料改善光泽和鲜映性，提高着色力和遮盖力/透明性，减少浮色发花现象，稳定涂料的色相，改善流平性，帮助消泡，改善储存稳定性，对涂料的各项性能（如耐候性）也有帮助。正如涂料油墨的技术核心,除了成膜性能之外，基料树脂对颜料，功能性填料的承载以及对这个复杂的混合分散体系的稳定，历来是技术工作的重心之一。 一、颜料的研磨 颜料研磨的实验操作步骤如下：  1、如果研磨树脂为固体形式，首先制成溶液； 2、将研磨树脂溶液，溶剂和润湿分散剂预混合（手工或用高速分散机）； 3、将防沉剂加到含无机颜料的配方中； 4、添加颜料并用高速分散机混合，在含有无机颜料的配方中应在搅拌下进行添加； 5、加入研磨介质（例如玻璃珠）； 6、研磨分散； 7、过滤掉研磨介质。 一般情况下，上述树脂溶液、溶剂和液体润湿分散剂这几种液态物质应当具有良好的相容、互混性，在固相的颜料添加前必须先充分混合均匀。 在实验室中，研磨在配有温控水夹套（冷却水温度约40℃）的不锈钢容器中使用聚四氟乙烯盘分散盘来进行。首选的研磨介质为1毫米玻璃珠，添加量为1/1（以重量计），分散时间和最佳剪切力（线速度）取决于颜料： 钛白粉： 18米/秒X 30分钟 无机颜料：18米/秒X 40分钟 有机颜料：21米/秒X 40分钟 炭黑：21米/秒X 60分钟 实际生产过程中对不同颜料的研磨条件的概况如下。大部分钛白或者无机填料等都可以使用高速分散，也可以使用球磨、三辊机与砂磨机等不同设备。其他颜料一般都需用球磨或者砂磨机研磨。一些高粘度涂料如地坪等也采用三辊机研磨。研磨介质的种类包括玻璃珠、锆珠、砂珠等，各自具有特定的比重、硬度和粒径，但研磨介质的粒径要比其种类更重要，粒径范围控制在0.8-1.2mm比较有效。 常用研磨设备可分为两类，一类是不带研磨介质，依靠剪切力进行研磨分散。如高速分散机、三辊机或者五辊机。另一类是带有自由运动的研磨介质的研磨设备，如立式砂磨机、卧式砂磨机、篮式砂磨机、球磨机等。 ·研磨设备的选择 ·研磨介质的选择 ·研磨介质的填充率 ·研磨物料粘度的调整 ·研磨设备冷却系统温度的影响 二、选择润湿分散剂的实验流程 1、分散剂相容性试验 2、颜料耐溶剂试验 3、单色漆膜的外观，包括光泽、雾影等性能 4、有机颜料/ 炭黑单色漆的透明性 5、无机颜料的指擦试验 6、白冲淡试验 7、储存试验（重复上述透明性、指擦、光泽、雾影的测试） 在选择润湿分散助剂时，首先需要测试分散剂与研磨树脂（对含研磨树脂的配方）及配漆用树脂的相容性。好的相容性应不出现严重的发浑、分层或胶化，而轻微的浑浊则是可以接受的。 在配制单色漆时，颜料浆的添加量应使颜料在配方中具有以下含量：二氧化钛为20%，其它无机颜料为8%，有机颜料为4%及炭黑为2%。 将涂料稀释至喷涂粘度，淋涂在玻璃板或聚酯膜上，固化后用肉眼评价漆膜的絮凝、光泽、雾影、透明度和起粒倾向。为了获得对光泽与雾影的定量结果，可用合适的仪器进行测量（例如BYK-Gardner的DOI仪）。还可测量着色力和色相，使评价更全面。 白冲淡的配制可使用下面的简单配方： 将上列配方使用振荡器混合5分钟，然后淋涂或刮涂在玻璃板或聚酯膜上，进行指擦试验。对已指擦和未指擦表面之间的色差进行肉眼评价，但也可用颜色测量仪器（例如BYK-Gardner的测色仪）来测定色差（△E）。只有在高光系统获得满意的结果后，方可在相应的哑光系统中进行颜料分散的评价。 一般来说，涂料在生产与使用之间都会有一个储存过程，需要具备一定的储存稳定性。因此，涂料体系应在40℃（水性系统）或50℃（溶剂型系统）的温度下储存1~4星期时间后，再进行上列各项性能的测试。合适的润湿分散剂必须让涂料具有良好的储存稳定性。 三、研磨树脂的用量 研磨树脂的用量与颜料的种类和比表面大小有直接关系。无机颜填料或颗粒较大的颜料所需的树脂用量较小，反之有机颜料、炭黑或粒径较大的颜料所需的树脂用量则较大。另一方面，树脂自身的物理化学性质对此也有很大的影响，醇酸树脂的润湿分散能力较强，因此用量可以降低，而丙烯酸类树脂尤其是热塑性丙烯酸树脂的润湿分散能力较弱，则用量可适当提高。 研磨树脂的负面影响是，它的使用会提升研磨料的粘度，从而降低其中的颜料含量。如果研磨树脂与配漆树脂的种类不同，那么有可能出现两种不同树脂之间的相容性问题，研磨树脂也可能会对最终涂料的物理化学性能产生不利影响。 ·与所有使用的配漆树脂体系都相容 ·为提高颜料含量应选择低粘度的树脂 ·良好的颜料润湿性 ·对成品漆的性能无负面影响 ·为了符合VOC的排放要求尽量选择高固体份的树脂 ·合理的价格 四、有树脂与无树脂研磨 在溶剂型体系中，无树脂研磨方式较为少见，但在水性体系中，有树脂研磨和无树脂研磨两种形式都很常用。对于一些对剪切力较为敏感的树脂（通常合成乳液属于这类）来说，这类基料无法用于研磨阶段，只能采用无树脂研磨方式。当涂料使用水溶性树脂等对剪切力较稳定的树脂时，则有两种研磨方式可供选择：即有树脂研磨和无树脂研磨。 下表为分别采用上述两种研磨方式的典型研磨配方的例子。 典型水性研磨配方举例 注：* asop是active substance on pigment的缩写，即分散剂有效成分对颜料量计 比较这两种研磨方式所进行的实验结果表明，后者通常比前者具有如下优点： 1、颜料的分散性能更好。其表现就是颜料的性能能够在最终的涂料漆膜中更好地体现，如遮盖力、透明性、色相等。 2、相容性更广。由于研磨料中没有树脂，所以无需考虑不同树脂之间的相容性问题，从而使色浆有可能应用于多种不同的涂料体系中。 3、研磨料中颜料的用量更高。将有树脂研磨配方中的研磨树脂换成水后其粘度将会降低，因而可以提高颜料的用量，从而提高了颜料研磨的生产效率。 4、配方更简单。除了不加树脂之外，也无须添加pH调节物质（通常为有机胺），以及助溶剂。正是由于这一原因，无树脂研磨时，分散剂不会遇到上述物质对颜料粒子的竞争吸附，因而对颜料的吸附与包覆更为完全。 5、通常有更低的起泡倾向。 五、分色研磨和共研磨 当只有一种颜料被分散时，那么所有重要参数（分散剂用量和研磨条件）都可以最佳化，这样才有可能得到最好的研磨质量。在实际应用中，常常会有几种颜料一起共研磨，这时有必要对研磨参数作平衡。因此这种研磨方式所得到的结果不能与单一研磨体系相比。但无论如何，应该仔细地检查体系中每一种颜料以找出难以研磨的颜料。对个别情况应采取额外的矫正措施；例如：难以分散的颜料可换成其它颜料，也可以分开研磨，或制成颜料浓缩浆而加入。 |
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