考慮樹(shù)脂、色粉、分散劑、溶劑的選擇準(zhǔn)則和顏基比的計(jì)算對(duì)溶劑型色漿配方進(jìn)行設(shè)計(jì)，并在一定的研磨工藝基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)達(dá)到合格細(xì)度時(shí)所需研磨時(shí)間的比較，來(lái)評(píng)價(jià)色漿的研磨效率。簡(jiǎn)單分析了研磨設(shè)備的選擇對(duì)色漿研磨效率的影響。

　　關(guān)鍵詞：色漿研磨;研磨工藝;溶劑型色漿

　　色漆是一種含顏料的涂料，涂膜具有不透明性(采用透明顏料時(shí)則例外)，具有保護(hù)、裝飾或其他特殊功能。色漆與清漆的主要區(qū)別是在色漆中含有分散穩(wěn)定的顏料。色漆的生產(chǎn)工藝決不是顏料、漆料的簡(jiǎn)單混合攪拌，必須通過(guò)有效的加工，先將顏料分散在漆料中制成色漿，而如何提高色漿的研磨效率則成為色漿生產(chǎn)過(guò)程中主要考慮的問(wèn)題。本文以實(shí)驗(yàn)的方式分析了影響溶劑型色漿研磨效率的因素。

　　實(shí)驗(yàn)部分

　　1、原材料

　　所用分散劑為BYK公司生產(chǎn)的BYK-163高相對(duì)分子質(zhì)量嵌段共聚物溶液。

　　2、實(shí)驗(yàn)配方

　　顏基比的計(jì)算

　　色漿必須含有盡可能少的研磨樹(shù)脂，以便將樹(shù)脂對(duì)漆膜性能的不利影響降至最低。但過(guò)少的研磨樹(shù)脂在色漿加入期間，特別是在使用低剪切力添加時(shí)會(huì)由于樹(shù)脂沖擊而致結(jié)粒，并導(dǎo)致色漿粘度可能極高。研磨樹(shù)脂含量增加一般會(huì)使色漿的操作較容易。從理論上說(shuō)不含樹(shù)脂的色漿是最理想的，因?yàn)樗鼈儾缓心?shù)脂，因此防止了有限相容性問(wèn)題及對(duì)涂料性能可能的不利影響。對(duì)溶劑型系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于能防止色漿中顏料的絮凝和干燥傾向，大多使用含有研磨樹(shù)脂的色漿。

　　為了合理地制訂漿料的工藝配方，可以用下述方法計(jì)算顏料和漆料的質(zhì)量比。

　　古氏( Guggenheim )經(jīng)驗(yàn)公式　式中：Wv——漆料質(zhì)量，kg;Wp——顏料質(zhì)量，kg;S——漆料的固體含量，%;η——漆料的粘度，P;　OAc——顏料吸油量

　　采用醛酮樹(shù)脂，按照古氏(Guggenheim)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出各顏料與之的質(zhì)量比。

　3、色漿研磨工藝

　　(1)如果研磨樹(shù)脂為固體形式，首先制成溶液。

　　(2)將研磨樹(shù)脂溶液，溶劑和潤(rùn)濕分散劑預(yù)混合(手工或用高速分散機(jī))。

　　(3)若有防沉劑，此步驟可將防沉劑加到上述樹(shù)脂溶液中分散均勻。

　　(4)加顏料并用高速分散機(jī)混合，在含有無(wú)機(jī)顏料的配方中應(yīng)在攪拌下進(jìn)行添加(由于高顏料含量之故)，攪拌升溫至50℃。然后靜置過(guò)夜或24h后投入研磨分散工序。

　　(5)加入玻璃珠(研磨介質(zhì))。

　　(6)研磨分散，對(duì)實(shí)驗(yàn)室研磨設(shè)備來(lái)說(shuō)，最好是用Dispermat(CV型)立式砂磨機(jī)。

　　(7)將研磨介質(zhì)過(guò)濾掉。

　　4色漿性能測(cè)試

　　(1)色漿細(xì)度：用赫格曼細(xì)度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。

　　(2)色漿粘度：可用手工攪拌來(lái)進(jìn)行定性試驗(yàn)，色漿應(yīng)容易從刮刀上流下來(lái)。為獲定量結(jié)果，必須采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，合適的儀器是布魯克菲爾德粘度計(jì)。

　　5、結(jié)果與分析

　　(1)、色漿性能檢測(cè)結(jié)果

　　(2)、樹(shù)脂的選擇標(biāo)準(zhǔn)與用量

　　對(duì)溶劑型色漿來(lái)說(shuō)，最常用的研磨樹(shù)脂是丙烯酸酯樹(shù)脂、酮/醛樹(shù)脂和醇酸樹(shù)脂。研磨樹(shù)脂的選擇準(zhǔn)則是：相容性，漆膜性能和流變性。研磨樹(shù)脂的相容性決定了色漿的使用范圍。醛酮樹(shù)脂具有較為寬廣的相容性，極經(jīng)濟(jì)有效，是一般工業(yè)涂料中作通用色漿的理想研磨樹(shù)脂。丙烯酸酯樹(shù)脂展現(xiàn)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(jià)格較高，故主要用于高質(zhì)量的工業(yè)涂料中(雙組分和烘烤體系)。醇酸樹(shù)脂主要用于建筑涂料的色漿，它們?cè)谥杏投群烷L(zhǎng)油度醇酸體系中表現(xiàn)出良好的相容性，價(jià)廉，但在高質(zhì)量工業(yè)涂料中則不推薦。而另一方面色漿中樹(shù)脂與分散劑會(huì)在顏料表面互相競(jìng)爭(zhēng)，相對(duì)來(lái)講分散劑在顏料表面的吸附牢度更強(qiáng)，樹(shù)脂在顏料表面，只是起“潤(rùn)濕”作用，它并不長(zhǎng)久沾在顏料表面，時(shí)間久了，樹(shù)脂將慢慢離開(kāi)顏料表面而導(dǎo)致絮凝。因此，在選擇研磨樹(shù)脂時(shí)，應(yīng)考慮樹(shù)脂的成膜功能，而并不需要選擇一支特好的“潤(rùn)濕”樹(shù)脂。除此之外，我們還應(yīng)考慮研磨料中的樹(shù)脂含量是否足夠維持配方的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)色漿配方的第一步是檢驗(yàn)研磨樹(shù)脂與所有可能的配漆用樹(shù)脂的相容性。用配漆用基料制備清漆，然后加入10%的研磨樹(shù)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(100μm)，應(yīng)看不出混濁，析出或膠化。評(píng)價(jià)必須在混合后立即進(jìn)行并在24h后再進(jìn)行重復(fù)。我們對(duì)比7088S60、PA9300、GD-6502-703種樹(shù)脂分別磨出來(lái)的色漿，得出PA9300具有最廣泛的相容性，7088S60各方面的性能都很好，而GD-6502-70性能較差、相容性也不好?？紤]到成本的因素，我們選擇7088S60作為研磨色漿的主體樹(shù)脂。

　　6、色粉的選擇標(biāo)準(zhǔn)

　　根據(jù)著色的對(duì)象和環(huán)境要求，色粉主要分為耐曬和不耐曬兩種。一般來(lái)說(shuō)，內(nèi)用體系在不存在相容性的情況下，以達(dá)到顏色要求成本最低為原則，不要求耐曬。而外用必須要考慮以下因素：

　　(1)耐光、耐候性;

　　(2)耐化學(xué)介質(zhì)性(主要是耐酸耐堿性);

　　(3)與使用體系的相容性;

　　(4)著色強(qiáng)度、遮蓋力及展色性;

　　(5)色漿與色漿之間匹配性;

　　(6)色漿的貯存穩(wěn)定性。

　　一般，外用涂料對(duì)保色性的要求相當(dāng)嚴(yán)格，因此在選用色漿時(shí)尤其要注意色漿的耐光耐候性和耐酸堿性。另一個(gè)重要因素是成本?？紤]以上因素，實(shí)驗(yàn)中主要選擇了PT5326、F5RK、M4L8、R706、100、G313這幾款性能優(yōu)越，價(jià)格較低的具有代表性的色粉。

　　7、分散助劑的影響

　　穩(wěn)定顏料的潤(rùn)濕分散劑的用量取決于顏料的比表面積。因?yàn)橹鷦┍仨毟采w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，如果分散助劑用量不足，顏料表面空余點(diǎn)過(guò)多，造成絮凝;而如果助劑用量過(guò)多，則會(huì)在漆內(nèi)形成膠束，影響涂膜的抗水性。顏料的吸油量和BET表面積可作為助劑用量的參考依據(jù)。對(duì)許多廣泛使用的顏料來(lái)說(shuō)，在顏料數(shù)據(jù)庫(kù)里可找到最佳助劑用量。也可根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)計(jì)算高相對(duì)分子質(zhì)量分散劑的用量，實(shí)驗(yàn)證明用于分散無(wú)機(jī)顏料時(shí)，BYK-163的加入量約為其吸油量的10%;用于分散炭黑時(shí)，BYK-163的加入量約為其DBP值的20%;用于分散有機(jī)顏料時(shí)，BYK-163的加入量約為其BET值的25%~50%。

　　8、溶劑的影響

　　溶劑型色漿的溶劑選擇并不嚴(yán)格，乙二醇丁醚、100#重芳烴、丙二醇甲醚醋酸酯與研磨樹(shù)脂和潤(rùn)濕分散劑二者間都有很好的相容性，并且具有較慢的揮發(fā)速度。色漿中必須避免只使用芳香烴溶劑，因?yàn)樗鼤?huì)造成不適宜的流變性。另外，出于對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的考慮，配方中亦應(yīng)盡量減少使用芳香族溶劑。在研磨色漿的工藝中，溶劑可分兩批加入色漿中，第一批在前期溶解樹(shù)脂、分散劑及潤(rùn)濕色粉用，第二批可在研磨過(guò)程中，洗缸時(shí)加入。

　　9、研磨工藝的影響

　　在色漿研磨工藝中，步驟4是非常重要的，我們按照各色色漿的參考配方分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：1)顏料與樹(shù)脂、溶劑、分散劑高速攪拌混合后，不靜置，直接進(jìn)入色漿研磨階段。2)顏料與樹(shù)脂、溶劑、分散劑高速攪拌混合后，靜置過(guò)夜或24h后投入研磨分散工序。對(duì)比1)和2)之間色漿細(xì)度同樣達(dá)到10μm時(shí)所需時(shí)間。

　　將預(yù)混合好的研磨漆漿經(jīng)靜置過(guò)夜較之立即進(jìn)行研磨分散自動(dòng)深入的深度相差約5~16倍。這是因?yàn)轭伭显跐駶?rùn)的過(guò)程中粘性的液體漆料緩慢而持續(xù)地滲入堆積緊密的顏料間隙需要一定的時(shí)間，將研磨漆漿預(yù)混合后并籍以機(jī)械攪拌下令漆料溫度達(dá)到50℃后靜置過(guò)夜，次日再進(jìn)行研磨分散的操作方法，可使漆料表面張力降低，更有利于潤(rùn)濕，而漆漿靜置過(guò)夜或靜置24h，提供了潤(rùn)濕所必須的時(shí)間，從而提高潤(rùn)濕的效力，起到節(jié)約能源的作用。

　　10、研磨設(shè)備的選擇

　　研磨設(shè)備的選擇，對(duì)顏料在漆料中的分散狀態(tài)、最佳顏料性能(著色力、遮蓋力、耐候性等)的利用程度，以及由此而導(dǎo)致的漆液和涂膜的性能，起著重要作用。因此，和精心設(shè)計(jì)色漆配方一樣，正確的選擇研磨分散設(shè)備及其工藝手段，形成高效實(shí)用的色漆生產(chǎn)工藝，同樣是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。并且在節(jié)省能源、降低消耗、提高生產(chǎn)效率方面有著更廣泛的意義。以天然石英砂、玻璃珠或陶瓷珠子為分散介質(zhì)的砂磨機(jī)，對(duì)于細(xì)顆粒而又易分散的合成顏料、粗顆?；蛭⒎刍奶烊活伭虾吞盍系鹊椭姓扯纫琢鲃?dòng)的漆漿，都是高效的分散設(shè)備。其生產(chǎn)能力高、分散精度好、能耗低、噪音小，溶劑揮發(fā)少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、能連續(xù)生產(chǎn)。因此，在多種類型的底漆生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，它用于加工炭黑等細(xì)顆粒而難分散的合成顏料時(shí)生產(chǎn)效率較低。球磨機(jī)同樣也適用于分散易流動(dòng)的懸浮分散體系，它適用于分散任何品種的顏料，對(duì)于分散粗顆粒的顏料、填料、磨蝕性顏料和細(xì)顆粒又難分散的合成顏料有著突出的效果。臥式球磨機(jī)由于密閉操作，故適用于要求防止溶劑揮發(fā)及含毒物的產(chǎn)品。由于其研磨細(xì)度難以達(dá)到15μm以下，且清洗換色困難，故不適于加工高精度的漆漿及經(jīng)常調(diào)換花色品種的場(chǎng)合。三輥機(jī)生產(chǎn)能力一般較低、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大、敞開(kāi)操作溶劑揮發(fā)損失大，適用于高粘度漆漿和厚漿型產(chǎn)品。三輥機(jī)易于加工細(xì)顆粒而又難分散的合成顏料及細(xì)度要求為5~10μm的高精度色漿。至于雙輥機(jī)軋片工藝，則僅在生產(chǎn)過(guò)氯乙烯樹(shù)脂漆及黑色、鐵藍(lán)色硝基漆色片中應(yīng)用。

　　結(jié)語(yǔ)

　　影響色漿研磨效率的因素很多，以上主要是從色漿的配方設(shè)計(jì)、研磨工藝的調(diào)整及選擇合適的研磨設(shè)備等方面加以分析，實(shí)驗(yàn)證明若選用合適的樹(shù)脂、色粉、分散劑及溶劑對(duì)色漿進(jìn)行配方設(shè)計(jì)，采用上述研磨工藝操作及選擇匹配的研磨設(shè)備可以大大提高色漿的研磨效率，降低能耗、節(jié)約生產(chǎn)成本。