涂料用顏料選擇時要考慮哪些特性
涂料選擇顏料時要考慮哪些特性？
顏料晶體結構
顏料可以是結晶的或非結晶的（無定形的），在結晶顏料中，每個分子內的原子都以結構良好的模式排列，然而在無定形顏料中，原子是隨機排列的，材料也可能具有幾種不同的晶體形式，這稱為多態性。
顏色取決于這些不同的結構，存在具有不同晶型的化學相同實體的顏料。然而，這些多晶型顏料不適合用作顏料，這種多晶型顏料的例子包括：
- 二氧化鈦
- 酞菁藍
- 線性反式喹吖啶酮
目前正在開發影響所需晶體形態和顆粒分布的技術，顏料生產商通過這種方法來優化最終應用的商業產品。
顏料顆粒形狀
顆粒形狀會影響顏料的色調和油漆的性能，以下參數確定顆粒的形狀：
- 化學結構
- 晶體結構
- 顏料的合成
顏料的主要顆粒可以是球狀、球形、棱柱形、針狀或層狀，初級粒子由單個粒子組成，這些顆粒越小，它們的表面能就越大，因此它們在制造過程中聚集在一起的可能性就越大。
以初級顆粒的形式提供顏料是不切實際的，因為它們更像煙霧而不是粉末，在實踐中，它們僅在合成顏料時存在，當顆粒在制造過程中結塊時，它們會形成聚集體或團聚體。
聚集體在合成或干燥過程中沿晶體邊界連接，很難將它們分開，因此顏料制造商試圖避免在顏料生產過程中形成它們。團聚體是由原始顆粒組成的松散團塊，它們可以通過有效的分散過程分解，在此過程中，顆粒仍有可能重新聚集成松散的團塊，這些團被稱為絮凝物。這種情況通常發生在狀態發生快速變化時，即稀釋過快或添加了不相容的物質。
絮凝導致著色強度損失，然而絮凝物通常比真正的附聚物更容易分離，即使是正常的剪切力（如刷洗）也足以將其分離。根據剪切力的大小，絮凝體的錫槽強度會不均勻地增加。
顏料顆粒大小
顏料顆粒通常不是球形的，它們可以有不同的尺寸，具體取決于測量的是長度、寬度還是高度，粒徑是初級顆粒的平均直徑。典型范圍包括：
- 炭黑 - 0.01至0.08μm;
- 鈦白粉 - 0.22至0.24μm;
- 有機物 - 0.01至1.00μm;
- 無機物 - 0.10至5.00μm;
填充顏料可以是最粗糙的顏料顆粒之一，可達50μm，但其他類型可能非常細（例如，沉淀的二氧化硅）。
顏料的顆粒大小會影響其顏色、隱蔽性和沉降特性，大顆粒通常比小顆粒沉降得快，而小顆粒則更難分散，光散射通常也會受到顏料大小的影響，分布也會影響膠體穩定性和顏色。
表面積和吸油性
表面積是固體表面的總面積，表面積的單位是平方單位（m²），通常定義為1克顏料。有機顏料的典型值在10到130平方米之間，這種表面積是通過公認的測量技術確定的，如使用氮吸附的BET（Brunauer、Emmett 和 Teller）方法。該技術包括計算顏料的吸附特性。
表面積與顏料對粘合劑的需求密切相關，較大的顆粒具有較小的表面積，因此對粘合劑的需求較低。由于顏料顆粒的尺寸很小，表面積變大，因此涂料在分散過程中需要大量的粘合劑來潤濕每個顏料顆粒。
吸油量是“潤濕”100克顏料和制造油漆所需的油量，吸油量以每100克顏料的油克數表示（或體積與重量的關系）。
吸油量 = 克油/100克顏料
該值取決于顏料的物理性質和粒徑，油的量會影響干燥的時間，一般來說，大量的油會導致變黃和延遲干燥。
顏料的硬度
硬度通常基于莫氏硬度標度，顏料的硬度是通過與莫氏硬度的十個等級進行比較來測量的。
在（Rosiwal）硬度的絕對尺度中，耐磨性是通過實驗室的證明來測量的，并將剛玉的值定為1000。
同樣，努氏硬度計的硬度值也是絕對值，硬度值取決于在礦物上刻下的痕跡深度，這些痕跡是用帶有鉆石尖的特殊工具刻下的，并施加一定的力。
這些刻度有助于確定顏料的硬度以及是否容易磨損，顏料的硬度會影響薄膜的耐久性和耐磨性，硬度標尺還能讓配方設計師更好地確定研磨設備的需求和最終用途。有些顏料質地較軟，在研磨過程中可能會受損，尤其是長時間置于球磨機中時。
另一個需要考慮的因素是顏料的溶解性以及溶劑對顏料硬度和結構的影響。
顏料用量
油漆涂料中使用的顏料量由以下因素決定：
- 顏料的濃度和著色強度
- 所需的不透明度
- 所需的光澤度
- 規定的阻力和耐久性
油漆工藝師主要根據以下兩個概念來確定顏料用量：
1.顏料體積濃度（PVC）
在配制具有最佳耐久性的涂料時，這是基本考慮的問題，有一個臨界點代表顏料顆粒的最密集堆積，這與系統的分散程度一致，對于需要高光澤度的系統，需要低PVC，底漆和底漆的PVC含量要高得多，高達90%。
在配制具有最佳耐久性的涂料時，這是基本考慮的問題，有一個臨界點代表顏料顆粒的最密集堆積，這與系統的分散程度一致，對于需要高光澤度的系統，需要低PVC，底漆和底漆的PVC含量要高得多，高達90%。
2.顏料與粘合劑的比例（P：B）
P:B 比（按重量或有時按體積）的計算要簡單得多，它通常用于協助配制良好的研磨料并平衡配方的光澤度和不透明度。
P:B 比（按重量或有時按體積）的計算要簡單得多，它通常用于協助配制良好的研磨料并平衡配方的光澤度和不透明度。
配方中使用的粘合劑
涂料體系中的基料在確定顏料及其溶解的溶劑類型方面起著關鍵作用。
- 溶劑的常見選擇是水，因為它與大多數聚合物相容，但某些碳粉除外。
- 溶劑油是長油醇酸涂料的常用溶劑，它們廣泛用于裝飾性亮光漆，大多數顏料幾乎都不溶于白油。因此，它很少會縮小顏料的選擇范圍。
- 工業面漆可以使用二甲苯、酮類和酯類等溶劑，這些溶劑具有很強的溶解能力，可以溶解耐溶劑性較差或只有中等耐溶劑性的顏料。
此外，還必須考慮涂料是否需要進行罩面處理。例如，在汽車修理的情況下，原漆上使用的顏料必須能快速過涂。
在粉末涂料中，交聯劑會對顏料產生影響。因此，顏料必須與這些交聯劑在涂裝溫度下相容，由此可見，所使用的樹脂和溶劑類型仍然是選擇顏料的關鍵因素。
最終應用中的涂料性能
了解涂料的最終用途至關重要，因為這關系到耐久性和耐化學性的要求。為提高性能所能承受的最高價格也取決于對這一點的了解。
例如，低質量的顏料無法滿足汽車面漆的要求，而高質量的顏料則沒有必要用于園藝工具。
涂料可根據其使用的市場進行分類，例如：
- 建筑涂料或裝飾涂料
- 汽車面漆、OEM（原漆）或 VR（汽車修補漆）
- 工業面漆
同樣，涂料中使用的顏料與油墨中使用的顏料所要求的特性也不盡相同。
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