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涂料浮色发花的主要因素及解决方案 发布时间:2020-03-28   浏览:736 次

浮色与发花带来的困扰:

涂料的浮色

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,涂料在储存,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,而导致颜色不均匀的现象。

浮色与发花的观测: 

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,酞菁蓝或白色等现象。

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,用肉眼可以直接观察到。

指研法


另一种是涂膜表面颜色均一,但是表层与底层颜色有差异。用手指揉展来鉴别浮色(也叫做指研法),首先  将涂料倾倒或涂布在玻璃板或黑白卡纸上,在流平片刻后,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。主要原因是揉磨过程中颜料容易分离而出现丝状条纹,涂膜干燥后表面会出现棱角涡流花纹,产生颜色变化。

引起浮色与发花的因素:

涂料的浮色发花因素很多,颜填料粒径差别太大、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  浮色发花造成较大影响。 

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,有较高表面积的粒径较小的颗粒易于输送,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,例如如果白色粉料相对有机色浆来说亲水性强一些,白色色浆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,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工艺配方不同,制作白浆常采用阴离子型分散剂,而色浆则多采用非离子分散剂,因此白色颜料与彩色颜料粒子吸附了一层不同的润湿分散剂,导致其而具有不同的表面性质,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。即便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。

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。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,大部分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,颜料粒子表面吸附了表面活性剂,  形成保护层。当有保护层色浆与各类乳液或乳胶漆混合时,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 

“亲水亲油平衡值的概念主要应用于表面活性剂应用领域。表面活性剂分子中亲水和亲油基团对油或水的综合亲和力称为亲水亲油平衡值(hydrophilic-lipophilic balance,HLB value)。物质的亲水性或亲油性可从其亲水亲油平衡值上看出来,HLB 低于9的相对是亲油的,高于9的相对亲水。

亲水亲油平衡值

在生产涂料时常使用多种材料:乳液、颜、填料、溶剂、助溶剂等都有自己的  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HBL值就没  法改变,但可以通过选择助剂,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 HBL值平衡。

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。解决静态条件下涂料浮色现象的方法是选择合适的分散剂,使不同颜料的HLB相匹配。如果涂料浮白色,说明白色颜料比较亲油,因此需要提高白色浆的亲水性。如果涂料浮的是色浆的颜色,说明白色浆比较亲水,需要将白色浆做的偏油一些,来阻止涂料浮色现象。提高涂料的黏度可以有限减慢浮色现象发生的动力学过程,使体系变得相对稳定。(可以简单理解为越亲水则HBL值越大) 

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, HBL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。

   

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。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。 

以上诸多原因,可以通过以下方法来解决。

  (1)通过选择聚合物与颜料之间的相容性或匹  配性可以解决浮色发花。但是配方设计上受到一定  的限制,且不是从根本上解决浮色。选用适宜的润  湿分散剂,调节粒子表面性质,调节其运动平衡性,  才是控制浮色的最好方法。  

润湿分散剂吸附在颜料粒子表面可以改善颜料粒子表面性质,改善展色性,改善或控制浮色现象。常  用的润湿分散剂有离子型:阴离子、阳离子、非离  子型、多官能团型。润湿分散剂吸附在颜料粒子表  面吸附,改变颜料表面的极性,分解改变颜料表面  的结构,调节主成膜物质:聚合物与颜料粒子之间  的亲和力。

  (2)不管何种原因引起有色颜料絮凝、浮白、颜  料絮凝浮色,都可使用润湿分散剂来解絮凝,改善  粒子表面性质预防或控制浮色,在控制浮色过程中  几种浮色现象可以相互转变。如水性涂  料体系中涂膜出现色浆絮凝浮白色,基础漆制备添  加亲油的低极性的助剂改性钛白粒子,或将润湿分  散剂添加在色浆中,改性色浆颜料粒子,抗浮色助  剂可以抗涂膜浮白色。

  (3)某些体系中在成品漆中添  加阴离子型润湿分散剂,吸附在炭黑或有机紫颜料  粒子表面,改善了颜料粒子表面性质,增强了极性,  这些无极性弱极性粒子具有与白粒子—样的极性,  与聚合物具有同样程度的吸附絮凝,因而在涂膜干燥中运动能力相当,控制了浮色。选用强力降低表  面张力的表面活性剂,常用有机硅表面活性剂,使  其在涂膜干燥过程中迁移到表面形成单一的分子  膜,平衡表面张力而控制发花;但是浮色有可能依  然存在。

 (4)解决絮凝发花或浮色还可以添加一些可生  成触变结构的添加剂,使在漆膜中形成一种网络的  结构,阻止颜料分离和流动,控制颜料絮凝、沉降  和贝纳德旋窝流动,减轻浮色发花现象,但是使用  增绸剂有可能会影响体系和施工粘度,体系的pH  值也需要控制得当。

具体操作

    

 1.颜料色浆是否絮凝,用刮板细度计检查,小于20um。

 2.若出现絮凝/指研颜色加深,则在涂料加入非离子型的润湿剂,或阴离子型润湿剂,此时前添加或后添加往往均有成效。

 3.若出现浮白,则考虑在白漆中加入非离子型的润湿剂,此时要涂料生产时前添加,后添加往往无效。

 4.若出现浮色/影响开罐效果,则考虑在涂料中加入阴离子型润湿剂,此时同样也是要前添加。

  5.如发现泡沫浮色,可能是消泡剂(矿物油)带上的,此时适当选用硅酮;类消泡剂。

  6.增稠剂品种与数量搭配,缔合型增稠剂使体系形成网络,不易产生罐内浮色,尤其是深色外墙漆乳液用量大的情况下;但在使用碳黑色浆时,使用缔合型增稠剂量大时会影响碳黑的展色力。

  7.生产白色涂料时一般用阴离子分散剂分散钛白和填料,但作为调色漆时,尤其调较深颜色时,需加入适量非离子或增加展色力的阴离子润湿剂,这样可提高白漆的展色力。


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