對顏料分散程度的評估,是制訂涂料原始配方、生產(chǎn)方法的優(yōu)化和質(zhì)量控制的關(guān)鍵。
顏料分散程度的差異來自兩個(gè)方面:
原始顏料聚集體分離為單個(gè)粒子的過程不完全
顏料聚集體分離后又出現(xiàn)絮凝
以下是一些評估方法。
有色顏料,最有效的評估顏料分散程度的方法,是通過與標(biāo)準(zhǔn)樣品對比,確定顏料的著色力,如藍(lán)色顏料分散體,先稱取少量顏料分散體樣品,然后將一定量的少量標(biāo)準(zhǔn)的白色顏料分散體加入其中,另外再稱取少量的藍(lán)色顏料分散體標(biāo)樣,然后與上面同樣比例的白色顏料分散體標(biāo)樣混合,充分混合后,從兩種調(diào)好色的混合物中取出少量,并排放置在一張白紙上,用刮涂器將兩個(gè)樣品從上往下刮涂,讓兩個(gè)樣品色條的邊緣彼此接觸,然后比較兩個(gè)色條的顏色,如果測試分散體樣品的藍(lán)色比標(biāo)準(zhǔn)分散體樣品深,說明樣品的著色力較好。
可以使用手指對一些濕的調(diào)色好的混合物進(jìn)行指研擦,來檢查顏料的絮凝情況,如果顏色發(fā)生了變化,說明顏料分散體出現(xiàn)了絮凝,例如,如果藍(lán)色顏料分散體和白色顏料分散體的混合物在指研擦區(qū)變得更藍(lán),說明藍(lán)色顏料分散體出現(xiàn)了絮凝,如果被指研擦部分變成淺藍(lán)色,說明白色顏料分散體出現(xiàn)了絮凝,通過檢查分散體的流動(dòng)情況,也可以檢測顏料是否發(fā)生了絮凝。穩(wěn)定的顏料分散體具有牛頓型流體特性,如果顏料分散體出現(xiàn)剪切變稀的現(xiàn)象(但其本身不含有能使其發(fā)生剪切變稀的組分),說明顏料分散體已絮凝。
有色顏料分散體的透明度也是一個(gè)重要的指標(biāo)要求,如汽車金屬閃光涂料在應(yīng)用中就有此要求??梢栽诓AО迳喜⑴殴瓮繕?biāo)樣和樣品,測試涂料的透明度,通過目視觀察或用儀器測量涂膜的霧影度或樣品與標(biāo)樣之間的色差。
顏料的沉降速率取決于顏料的粒徑、顏料分散相與介質(zhì)的密度差;分散良好、穩(wěn)定的顏料分散體,沉降緩慢,沉降結(jié)束后,沉淀物的量也很少,分散良好,但穩(wěn)定性差的顏料分散體會(huì)迅速沉降,形成大塊沉降物。顏料絮凝物由于其尺寸大,沉降更快,由于連續(xù)相(介質(zhì))被包裹在絮凝物中,形成大塊沉積物。絮凝沉淀物與非絮凝顏料分散體得到的沉淀物不同,易于攪起,或通過搖動(dòng)可以重新分散成為均勻的懸浮液,顏料分散程度的測試可用離心分離加速,通過沉降或離心分離評估顏料分散程度,能得到定性或半定量信息,適用于涂料研發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量控制。
用顯微鏡來觀察顏料分散體,在解絮凝的顏料分散體中能觀察到顆粒的布朗運(yùn)動(dòng),但一旦出現(xiàn)顏料絮凝,布朗運(yùn)動(dòng)就會(huì)停止,在準(zhǔn)備待觀察樣品時(shí),一般樣品要稀釋后再使用。但若用溶劑稀釋樣品,可能會(huì)因加入溶劑使顏料發(fā)生絮凝,這種情況下,應(yīng)該在報(bào)告中說明分散體發(fā)生了絮凝,例如,用光學(xué)顯微鏡觀察鈦白粉分散體時(shí),只能看到最大的顏料顆粒。
涂料行業(yè)中,廣泛用于測量顏料研磨細(xì)度的方法是刮板細(xì)度計(jì)法。
將顏料分散體樣品放在上面一點(diǎn)位置上,用鋼刮刀向下刮,然后將細(xì)度計(jì)舉起,快速檢查刮過的樣品,觀察顆粒被拖動(dòng)出現(xiàn)明顯顆粒凸起或條紋時(shí)的刻度值??潭茸x數(shù)越低,顏料分散得越好。
細(xì)度計(jì)不能測量顏料的分散程度,它的目的主要是檢查顏料分散體是否出現(xiàn)絮凝。
鈦白粉顆粒平均粒徑約0.23μm,比刮板量小刻度低約兩個(gè)數(shù)量級。許多有色顏料顆粒更細(xì),如炭黑顆粒粒徑小至5nm。
為什么要使用刮板細(xì)度計(jì)?因?yàn)檫@種細(xì)度計(jì)確實(shí)能快速判別大塊顏料聚集體是否被分散、是否存在其他雜質(zhì)顆粒,判斷時(shí)間僅需要約半分鐘,有經(jīng)驗(yàn)的人測定顏料著色力也只需要幾分鐘,而且可以用來評估顏料的分散程度,而不是得到一個(gè)無意義的細(xì)度數(shù)字。
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