3.乳胶漆的基本概念和成份-颜料和遮盖聚合物

电子显微镜下的遮盖聚合物
遮盖聚合物的遮盖原理
n=1.6 n=1.33
n=1.6 n=1.0
在遮盖聚合物内部的微孔中最初充满了水。在干燥的过程中，水通 过聚合物的壳挥发，逐渐被空气所替代，而空气的折射率要小得 多。这导致了在干燥过程中不透明度的提高。这是一个不可逆的过 程，水不能再回到球体中。遮盖力是永久性的。
分散相 (ηd) η
ηc ≠ ηd
连续相 (ηc) η
ηc = ηd
散射强度的影响因素
1. 2. 3. 4. 5.
光程：光线在介质中经过的长度 折射率的差值 散射粒子的粒径 散射粒子的浓度 散射粒子的分布
蓝天白云
空气中的悬浮水滴 折光率
水 空气 1.33 1.00
粒径
几个微米
浓度
非常低
光程
几百米
漆膜致密性
优点：便宜 缺点：性能丧失
耐擦洗
性能
耐擦洗，耐污渍 致密性，耐水性 光泽
遮盖力 CPVC
20 30 40 50 60 70
还有什么办法？
PVC (%)
如何在CPVC以下取得空气遮盖？
问题：
能否在CPVC以下 将空气遮盖引入漆膜？
答案：
使用遮盖聚合物
什么是遮盖聚合物
聚合物壳充满空气的空穴遮盖聚合物 – 不仅仅是空气遮盖
遮盖聚合物具有普通无机填料无可比拟的三个性能特点： 内部空穴，在引入空气遮盖的同时，不损害其他性能 粒径微细且均匀，可以提高钛白粉的效率 与聚合物粘接剂亲和力强，且球形表面积小，粘接剂需 求量低
遮盖聚合物的间隔原理 – 钛白粉的过聚现象
48 40
TiO2
>275nm
细填料 小颗粒填料
粗填 料
PVC (相同的TiO2 PVC) PVC
只有小颗粒的细填料才能隔开颜料颗粒。常用的细填料有： 只有小颗粒的细填料才能隔开颜料颗粒。常用的细填料有： 1. 煅烧高岭土 2. 轻质碳酸钙 3. 水洗高岭土 4. 遮盖聚合物
遮盖聚合物的间隔原理 –粗填料导致的过聚现象
7.5 散射效率 (1/mil) 7.0 0.7 Microns 6.5
钛白粉用量增加 钛白粉用量增加 钛白粉用量增加 钛白粉用量增加
调色基础漆和色浆的配合
可调色的白色漆
色浆用量增加 色浆用量增加 色浆用量增加 色浆用量增加
超深色基漆 深色基漆
浅色基漆
中色基漆
钛白粉 聚合物 2.75 1.48
粒径
0.25 微米
浓度
非常高: 20 % vol
光程
100 μm
有所权版
PQI
2007
如何提高乳胶漆的遮盖
1. 2. 3. 4. 5.
光程 --- 增加漆膜厚度 遮光率的差值 --- 使用高折光率的颜料 散射粒子的粒径 --- 光波长的一半 散射粒子的浓度 --- 使用更多的颜料 散射粒子的分布 --- 使颜料分布更均匀
颜料（包括体质颜料）的功能
遮盖和着色：最主要的功能 增加强度：形成一定的结构，分散应力 改善附着力：减少聚合物的内应力收缩 改善流变性：赋予涂料特殊的流变性 改善耐侯性：吸收或反射紫外线 减低光泽：增加漆膜表面的粗糙度 降低成本：针对体质颜料 其它功能：如防腐、隔热等
常见颜料的种类
白色颜料 黄色 蓝色 着 绿色 色 红色 黑色 颜 紫色 料 橙色 棕色 珠光 功能颜料
还有什么办法？
乳胶漆中各种组份的折光率
填料 1.55 ~ 1.65 聚合物 1.48 ~ 1.55 钛白粉 2.75
水 1.33
空气 1.00
当连续相和分散相的折光率差值大于0.2的时候， 当连续相和分散相的折光率差值大于 的时候，光散射现 的时候 象变得很明显 。分散相随之被称为具备颜料特性。
有所权版
乳胶漆的主要组份
乳胶漆
水
聚合物乳液
溶剂
颜填料
助剂
成膜助剂
颜料
分散剂
防冻剂
遮盖聚合物
增稠剂
填料
润湿剂
消泡剂
防微生物剂
内容
乳胶漆所用颜料的功能和主要种类 遮盖的基本知识以及钛白粉和遮盖聚合物的作用 原理 着色颜料、色浆和调色基础漆
什么是颜料？
颜料是天然或合成的，无机或有机的不溶于水 的粉末颗粒，它们可以分散在液体中制作涂 料，可以着色，也可以提供诸如遮盖、硬度、 耐久及抗划伤能力等重要性能。 狭义的颜料专指白色和着色颜料，广义的颜料 也包括体质颜料（一般称为填料）
vs PVC
有效散射体积完全发挥作用
32 24 16 8 0
<275nm
TiO2
TiO2
有效散射体积部分重叠
0 5 10 15 20 25 30
TiO2 PVC
0-10 PVC
线性增加
10-20 PVC 非线性增加 >20 PVC 不增加
TiO2
TiO2
遮盖聚合物的间隔原理 – 细填料的间隔效应
填料 颜料 (TiO2) 遮盖力 遮盖力 遮盖力 遮盖力
钛白粉 氧化铁黄 酞菁蓝 氧化铬绿 氧化铁红 氧化铁黑 喹吖啶酮紫 永固紫RN 钛铬黄 云母钛 遮盖聚合物
氧化锌 钒酸铋 钴蓝 酞菁绿 DPP红 炭黑 永固紫RL DPP橙 氧化铁棕 氯氧化铋
立德粉 耐晒黄 群青
氧化锑 异吲哚啉酮黄
萘酚AS红
二溴代蒽缔蒽酮红
喹吖啶酮红
钛白粉
钛白粉的分子式是TiO2，一般有两种钛白粉：
有所权版
PQI
2007
皑皑白雪
充满小空隙的冰 折光率
空气 冰 1.00 1.33
粒径
几个微米
浓度
中等
光程
几个厘米
有所权版
PQI
2007
白糖和冰糖
空气中的糖颗粒 折光率
糖 空气 1.54 1.00 0.5 mm 20 mm
粒径
白糖 冰糖
浓度
非常低
光程
几毫米
有所权版
PQI
2007
建筑涂料
钛白粉在聚合物膜中 折光率
散射效率
6.0 5.5 5.0 4.5 4.0 15
2 Microns
6.5 6.0 5.5 5.0 0 2 4 6 8 10 12
"Spacing"
"Crowding "
12 Microns
粒径
25
35
45
总 PVC
55
有所权版
PQI
2007
遮盖聚合物的粘结力原理
150
优创易
一种最初PVC是60%的平光 是 一种最初 的平光
遮盖聚合物的优点
可以部分替代昂贵的钛白粉并提高钛白粉的效率 对粘结剂需要量少，节约使用高品质的乳液 广泛适用于各种配方空间 外墙和内墙涂料 平光和有光涂料 调色浆料 性能提升，可以优化乳胶漆的各项性能： 耐沾污性 持久的户外稳定性，保色性能强 耐洗刷性
着色颜料
目前纯白色乳胶漆仅占乳胶漆的一部分，因此 着色颜料对乳胶漆的生产是十分重要的。 着色颜料除了按照颜色分类，还可以按照化学 组成分为无机颜料和有机颜料。
彩色颜料 – 有机颜料
色彩艳丽 遮盖力较差 室外抗褪色性较差 价格较高 酞菁兰、耐晒黄、鲜红、 酞菁兰、耐晒黄、鲜红、 亮紫等
彩色颜料 –无机颜料
柔和暖色调的居多 更强的遮盖力 成本低廉 更强的耐久性 氧化铁红、铁黄、 棕色、 氧化铁红、铁黄、 棕色、 赭石色
色浆
乳胶漆直接采用颜料粉配色较少见， 现在主要是采用色浆配色。 色浆是以颜料、润湿剂、分散剂、消 泡剂、防腐剂、水溶性低挥发有机溶 剂和水等原料通过分散研磨制成的彩 色颜料分散体。 色浆的专业化生产保证了颜色、色强 度和流变性等方面的性能稳定性和批 次一致性。也使得乳胶漆制造工艺简 化，环境卫生改善，产品质量提高。
耐擦洗性
100
水洗高岭土
CaCO3
煅烧高岭土
涂料，分别加入最高 涂料，分别加入最高PVC为 为 15%的填料：优创易，轻质 的填料：优创易， 的填料 碳酸钙，煅烧高岭土和水洗 碳酸钙，煅烧高岭土和水洗 高岭土。 高岭土。
50 0 0 5
填料 PVC
10
15
一般的无机填料会对漆膜性能有潜在的损害。 遮盖聚合物因为与粘接剂亲和力强，粘接剂需求量低， 所以不仅不影响漆膜性能，而且有所提升。
PQI
2007
空气遮盖
减少乳液用量
临界颜料体积浓度（ 颜料体积浓度 (PVC) > 临界颜料体积浓度（Critical PVC）
干遮盖
Ext Flat
> CPVC Flat
OP Flat
有所权版
PQI
2007
湿遮盖
Ext Flat
> CPVC Flat
OP Flat
有所权版
PQI
2007
空气遮盖的优缺点
金红石钛白粉 锐钛型钛白粉。
金红石型比锐钛型的遮盖力、抗粉化性和光稳定性都好。 纯TiO2光化学活性高, 容易导致聚合物降解。因此需要被包 裹起来(表面包膜处理)。
TiO2 表面包膜处理
光泽
氧化铝包膜 （分散）
氧化硅包膜 （吸收UV）
“传统型” 高光泽 内用
通用型 内/外用
超耐候型 外用
耐侯性
有机包膜 (润湿)
多能型 内外两用
为什么要用钛白粉?
光学原因： 光学原因：提供颜色和最佳遮盖 物理原因： 物理原因： 吸收紫外光保护树脂
遮盖（涂料薄膜不透明）的原因
光散射
和/或 或
光吸收
光散射的必要条件
光散射的出现必须满足两个条件： 1）一个不均匀的体系，例如固体的颗粒分散在一个连续 相中。 2）在分散相和连续相之间，存在折射率的差别。