最新原材料知识培训PPT课件.ppt
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1、涂料基础知识培训目录涂料基础知识培训目录一、颜料一、颜料二、填料二、填料三、成膜物三、成膜物四、助剂四、助剂五、抗冻剂、成膜剂五、抗冻剂、成膜剂一、原材料的贮存一、原材料的贮存二、原材料的运输及搬运二、原材料的运输及搬运三、人员防护三、人员防护四、使用要求及操作中注意事项四、使用要求及操作中注意事项 第一章第一章 原材料分类原材料分类第二章第二章 原材料应用注原材料应用注意事项意事项2.颜料的性能指标颜料的性能指标(2) 着色力着色力着色力的概念,有绝对着色力和相对着色力。绝对着色力,是基于颜料的吸光性,即在最大吸收波长或在整个可见光谱的总体吸光系数(后者可以按照不同光谱的分量)。相对着色力,
2、是样品与标准品之间,吸光系数进行比较得到的相对值。在达到相同色深时,样品颜料的数量与标准颜料数量相匹配的比值。不是总能找到精确的匹配,因为两者之间存在色光的固有差异,这种差异不能仅靠数量来消除,其颜色差异可以通过CIE*LAB系统表述出来。颜料的色力根据颜料的应用条件,即展色方法不同,以及测定方法、评价方法不同,会有不同的结果。2.颜料的性能指标颜料的性能指标(3) 遮盖力或透明度遮盖力或透明度是指颜料介质层隐藏底材颜色差异的能力,定义是一个确定数量的颜料着色的涂料,完全遮盖的面积,也可以指遮盖一个底材需要的涂层的最小厚度。一个涂层要有效的遮盖底材,必须要散射,散射的数量与涂层的厚度、涂层内光
3、的吸收、底材的颜色差异的大小有关。2.颜料的性能指标颜料的性能指标2.2 耐溶剂性和各种应用牢度耐溶剂性和各种应用牢度按照颜料的定义,应该在应用介质中不溶,但是绝对不溶是不可能的,根据介质不同或加工条件不同,或多或少会有些可溶性,因此在载体中的溶剂达到一定量的时候会出现重结晶、渗色、喷溢等,阻止颜料的溶解非常重要。控制颜料在介质中溶解性的因素包括:溶剂的选择、颜料的化学结构、粒子尺寸,加工温度。检测颜料抗某种溶剂的一个试验方法:将颜料色粉用一片滤纸卷起,放在一个试管中,加入溶剂,颜料和溶剂的重量要确定。室温放置24小时,溶剂被染色的程度用来评价颜料的耐溶剂性。这个方法不能完全代表实际应用,但是
4、可以判定趋势,有指导性。如果颜料有明显的溶解,颜料用在含有这种溶剂的介质中,就会发生颜色、流变性、牢度等的问题。2.颜料的性能指标颜料的性能指标2.2 耐溶剂性和各种应用牢度耐溶剂性和各种应用牢度2.2.1 耐水性、耐皂洗、耐碱、耐酸耐水性、耐皂洗、耐碱、耐酸:有两个方面的含义,一个是在这些介质中的化学稳定性,第二个是在这些介质中的溶解性。概念不用过多的解释。主要是针对颜料的加工环境以及应用环境而言,例如滤饼的挤水转相过程,需要颜料要耐水,油墨印刷时要求颜料耐水,或碱水。再如,外墙涂料要求耐水泥或石灰的碱性,汽车洗涤要求汽车漆耐碱水和洗涤剂等。一些色淀颜料,或颜料上含有游离的酸或碱性基团,在酸
5、或碱中会形成盐,发生颜色的改变等。这些性能的检测,都有标准的检测方法,对其评价是按照级别15级,5级最好。要根据应用确定适当的检测方法,颜料直接暴露在酸碱等材料中,比颜料和漆料制作成涂层,然后再接触酸碱等,得到的结果会很不同。2.颜料的性能指标颜料的性能指标2.2 耐溶剂性和各种应用牢度耐溶剂性和各种应用牢度2.2.2包装物的印刷包装物的印刷根据包装材料和所包装的物品,要求的各种牢度很多,如耐奶酪、耐油、耐蜡、耐药品、耐消毒剂、耐蒸煮、热封口(包括印层颜色变化及对印膜的物理损坏、粘到仪器上)、耐覆膜和碾印等等,都要进行专项的检测。2.2.3 纺织牢度纺织牢度 主要指染色的纤维丝,或印染的纺织物
6、,在加工过程或应用中保持颜色的能力。如缝纫、洗涤耐水、耐过氧化剂、耐次氯酸漂白、耐排汗(含酶)、摩擦、熨烫、干洗、溶剂、酸碱、耐保险粉、热压试验等。2.颜料的性能指标颜料的性能指标2.3 迁移性迁移性是指发生渗色和起霜现象。起霜是指溶解的颜料从应用的介质中迁移到表面,擦去后,还会出现。渗色是指,类似的材质接触时转移过去颜色。迁移的程度与颜料的化学结构和粒子分布、含量有关。迁移是与被着色全部组分都有关系,如增塑剂、聚合物、稳定剂。2.4 对颜料应用时的加工过程的影响对颜料应用时的加工过程的影响2.4.1 Plate-out(延展性):(延展性):混炼或碾压时,颜料在加工设备表面或本体系表面沉积颜
7、料,一旦颜料膜擦掉,不会再出现。原因是润滑剂、增塑剂、稳定剂等与PVC介质之间相容性差,迁移到体系表面,把颜料粒子也带出来。(避免的办法是降低加工温度和颜料含量,以及加入硬化剂。)2.颜料的性能指标颜料的性能指标2.4 对颜料应用时的加工过程的影响对颜料应用时的加工过程的影响2.4.2 Overpigmenrtation/Chalking(粉化或颜料溢出):主要指颜料载体不能把颜料完全包裹住,颜料超过临界体积浓度,颜料跑到漆膜的表面。原因:(1)颜料含量过高,或树脂含量过少;(2) 加工过程有问题,没有将颜料包裹进去;(3)颜料比表面积较大,同原因(1);(4)树脂载体耐光耐候差。(5)颜料耐
8、光耐候差。粉化:含二氧化钛的着色涂料发生风化。机理是在潮湿条件下,对光敏感的二氧化钛在颜料和漆料之间发生作用,加大了在日光UV辐射下的漆料损坏。随着风化时间增加,颜料与介质分离,损坏了漆膜表面,以前分散好的颜料跑到涂膜的表面。颜料或载体材料耐候不好,促进发生粉化。2.颜料的性能指标颜料的性能指标2.4 对颜料应用时的加工过程的影响对颜料应用时的加工过程的影响2.4.3 扭曲变形扭曲变形/聚合物中的成核作用聚合物中的成核作用在聚合物冷却的过程中,颜料成为聚合物的结晶核心,使聚合物发生结晶,从而造成变形。颜料粒子的形状也对成核效果有影响。2.5 耐光和耐候耐光和耐候2.5.1 耐光耐光:颜料经过日
9、光曝晒后,保持起初颜色的固有能力,测定要将颜料结合分散体系,不能仅曝晒颜料。大多数无机颜料和所有有机颜料,光照后都会变色。着色的体系对光敏感的因素包括:颜料的化学结构、物理参数(粒子分布、晶型)、体系中其他组分的性质。耐光的检测已经使用氙灯作光源的标准仪器,评价也有色差评价替代了兰卡标准。基料、底材、颜料体积浓度、图层厚度、添加剂对检测结果都有影响。2.颜料的性能指标颜料的性能指标2.5 耐光和耐候耐光和耐候1.5.2 耐候:光不是使颜料改变的唯一原因,其他因素如大气中水(甚至微量的)、气体、工业排放物、气候的改变等,这些因素结合,比仅有光照造成的破坏性要大。颜料着色的涂料体系抵抗气候中各种化
10、学和物理因素(也包括光在内)的性质。耐候的检测要求特定的环境,如光照强度、温度、湿度、沉淀物、氧气含量、空气组成等条件,会随着每天、每个季节在变化,在地球上的经纬度、高度,与工业区的接近程度等都有影响。因此在几个国家形成了工业标准。加速老化仪,模仿户外环境, 但是对于颜色相似,化学结构不同的颜料,在氙灯下和日光下,曝晒得到的结果不同,原因是颜料对光谱的敏感差异,特别是在UV区域。2.颜料的性能指标颜料的性能指标2.6 热稳定性热稳定性 主要是塑胶行业、纤维原浆着色的加工行业,一般要260320,对有机颜料来说,是个致命的天生缺陷。仅有少数可以耐这个温度。大多有机颜料耐温仅100多度到200以下
11、。颜料的热稳定性有系统依赖性,不仅指介质的化学组成,还包括加工条件、分散程度、颜料含量。在一个着色系统中,热变色的原因有: 颜料热分解 颜料与介质的化学反应 颜料溶解在介质中 颜料物理性质发生改变,如结晶转变,粒子尺寸2.颜料的性能指标颜料的性能指标2.7 流动性流动性 一个体系的粘度,是整个组分决定的,包括各种组分之间的作用、成分的选择、分散条件,其中重点强调颜料的分散条件,如团聚体的打开、应用介质的润湿、分散程度、表面关系。颜料的影响因素包括:浓度、比表面积、颗粒形状、表面结构。2.8 粒子分布与着色介质的应用性能粒子分布与着色介质的应用性能 2.8.1 色力色力:在一定范围内,(如果没有
12、发生颜料的自身散射时,即浓度低,或有TiO2冲淡)随着颜料粒子的减小,色力提高,但是达到半透明点以后,色力不会继续提高。(在透明体系中,有不按照这个规律的现象)。 2.8.2 色调:色调:粒子尺寸的增加,颜色的变化规律: 黄色红移,橙色红移,黄光红色蓝移,蓝光红色黄移,棕色红移,紫色蓝移,蓝色红移。2.颜料的性能指标颜料的性能指标2.8 粒子分布与着色介质的应用性能粒子分布与着色介质的应用性能2.8.3 遮盖力、透明性遮盖力、透明性 相关因素:颜料的吸光系数(色力高的颜料,遮盖也高)、颜料与漆料的相对折射率、颜料分散程度、颜料散射系数。 散射率跟颜料粒子的关系,在某个粒子尺寸,遮盖力有一个最大
13、值,这个值要根据实际经验检测得到。这个尺寸往往与色力最高值的粒子尺寸不同。 Dmax= 2.1 (npnb) 2.8.4 耐光、耐候性:耐光、耐候性:颜料粒子越大,耐光耐候越好。2.8.5 分散性:分散性:颜料粒子分布窄的比分布宽的易于分散,颜料粒子大的易于分散,不是这么简单,分散是个复杂的过程。颜料粒子的大小与分散过程、再团聚、絮凝(浮色、发花)等有影响。2.颜料的性能指标颜料的性能指标2.8 粒子分布与着色介质的应用性能粒子分布与着色介质的应用性能2.8.6 光泽:与颜料分散和尺寸分布有关。粗粒子的光泽暗。2.8.7 耐溶剂和耐迁移性:粒子增大,溶解性降低,耐迁移增强。2.8.8 流动性:
14、粒子增大,提高流动性,降低粘度。2.9 颜料的分散颜料的分散颜料的分散能力与很多因素相关:a.与颜料特征相关的因素:化学组成、结晶形态、粒子分布、粒子形状、表面结构、制作颜料粉的加工过程,特别是干燥和研磨过程。 b.漆料及其组分的物理、化学性质,包括极性、分子量、粘度、各个组分之间的相容性。 c.固体或液体添加剂的物化性质 d.颜料漆料的界面关系2.颜料的性能指标颜料的性能指标生产商要提供给颜料使用商产品质检单,其中着重描述的项目是关于颜色方面的指标。实际上作为使用者,只能将直接由生产商移交过来的有关颜料的相关指标,甚至是颜色的测定作为参考,不能作为能否直接使用的依据,实际应用都应该进行检测,
15、即经过跟使用过程类似的检测过程,特定应用条件下测试的结果,能否应用于其他条件等。作为颜料供应商,有必要跟客户说明这一点,不能以客户没有检测能力为由,就将可能的责任归于颜料制造商,这种做法不仅不能免除不必要的事故,而且是不公平的。二、填料概述二、填料概述填充颜料(填料)从名称上看可能就会被人忽视。但实际上,填料对大多数着色涂层的性能均有很大影响。填料是一类在介质中以“填充”为主要作用的微细颗粒状物质,不溶于分散介质中,也称体质颜料。填料干粉的外观大多为白色或浅灰色,一般其在介质中遮盖力、消色力均很低。通过在介质中加入填料,可有效改变介质中的非颜色性的物理和化学性质。填料不仅能保证涂料具有良好的遮
16、盖力、丰富的色彩,还能赋予涂膜与施工各项其他特殊功效。作为涂料的填料必须对分散性、白度、颜色、遮盖力、着色力、吸油量、粒度分布、耐酸碱性、耐光性、耐候性及耐温性等根据用途进行要求和规定。作作 用:用:填料在涂料中主要有两方面作用:一是“填充”作用,降低成本;二是通过加入填料改变涂膜或漆料的物理和化学性质。现代涂料技术更加重视填料的第二方面的作用,如通过选择不同种类和数量的填料,可有效改善涂料的贮存性能和施工性能,提高涂膜的机械强度、耐磨性、耐水性、抗紫外线性、隔热性和抗龟裂性等。 填料主要作用填料主要作用二、填料概述二、填料概述实用填料的粒径范围是0.0144m,形态有球形、针状、纤维状和片状
17、。填料粒子形态影响其吸油量、涂膜的柔韧性和龟裂性等。粒径和粒径分布影响遮盖力、粘度、涂膜孔隙度、介质和表面活性剂需求量、光泽和细度等。填料与涂料基料之间反应性是很重要的,它将影响涂膜的耐盐雾、起泡、锈蚀和龟裂性能。填料是通过研磨天然矿石,或通过化学沉淀后再加工精制和粒度分级而制得的,其分离过程包括用湿法或干法筛分,浮选和离心分离。原料和加工工艺可能影响其颜料性能。主要品种:主要品种:在涂料中使用的体质颜料主要品种有天然的碳酸钙、重晶石粉、石英粉、滑石粉、高岭土、云母粉、硅灰石、白云石、凹凸棒土(含水硅酸镁铝)以及人工合成的轻质碳酸钙、沉淀硫酸钡、合成硅酸钙、硅铝酸钠等品种。二、填料概述二、填料
18、概述1.碳酸钙或白土:CaCO3内用或外用涂料中,这是一类最常用的填料,作用在于控制涂料的光泽、防霉、稠度和降低成本。碳酸钙有天然和人工合成(沉淀法生产)两种类型,粒径范围极广,0.0544m都可适用。天然碳酸钙用量很大,因其价格便宜,在有些用途中是相当合适的。粒径较粗的品种只限制用于腻子、嵌缝浆、金属用底漆和其它高颜料份、要求流动和粗糙面的制品中。粗粒径碳酸钙消光能力很低。中等粒径品种主要用于内用平光和半光涂料以及房屋用涂料。细粒径品种大部份是通过沉淀法生产的,用于印刷油墨。通常是将两种粒径的碳酸钙配合使用以获得性能平衡。天然碳酸钙填料的原料有石灰石、大理石。大多数品种CaCO3含量为95%
19、99%。有些品种是干磨后再经浮选而制备的。较细的是用湿磨,随后再通过沉淀或离心法分级。许多品牌之间的粒形、平均粒径、粒径分布和纯度差别很大。碳酸钙碳酸钙CaCO3种类种类二、填料概述二、填料概述1.碳酸钙或白土:CaCO3碳酸钙是碱性物质,在水基涂料中可起到缓冲剂作用,但不能与对碱敏感性彩色颜料一起共用,如铁蓝和铬绿;也不能用于可能遇有水溶性铁盐或铜盐之场合。碳酸钙不能用于酸性催化的三聚氰胺聚酯烘漆,因为会与催化剂发生中和反应。沉淀或合成碳酸钙填料的CaCO3含量为98%99%,其粒径小,粒径分布狭窄,吸油量高,亮度高于天然产品。其中更好品牌的粒径范围为0.03-8m,正属于胶体范围。有报道说
20、,对于内用乳胶漆和纸张涂层遮盖力来看,其最佳粒径约为0.2m。沉淀碳酸钙最适用于需要最高干遮盖力的场合。有些品种经过松香或脂肪酸表面处理,进一步改进了其湿润和分散性能,用于有光涂料中也无明显失光倾向。在有些配方中能降低表面孔隙的渗透性,因而提高了头道涂层的封闭作用。二、填料概述二、填料概述1.碳酸钙或白土:CaCO3沉淀碳酸钙(轻质)是指用化学方法合成的碳酸钙,其白度在90%左右,密度2.6g/cm3.重质碳酸钙是以天然方解石、石灰石、白垩、贝壳为原料,用机械的方法将其磨碎,并达到一定的细度。碳酸钙品种碳酸钙品种沉降体积沉降体积/(mL/g)吸油值吸油值/(mL/100g)比表面积比表面积/(
21、/g)沉淀碳酸钙沉淀碳酸钙(轻质)(轻质)2.43.360905左右普通重质碳普通重质碳酸钙酸钙1.21.927左右1左右重质微细碳重质微细碳酸钙酸钙2.22.648左右1.452.1微细、超细微细、超细碳酸钙碳酸钙2.68.01503002787二、填料概述二、填料概述2.硅酸镁或滑石粉:2MgO4SiO2H2O滑石粉 是将天然滑石粉矿粉碎而成,其主要成分为水合硅酸镁,为白色鳞片状结晶,并含有纤维状物,含有杂质者呈淡黄色、淡绿色、淡蓝色等。滑石粉晶体属单斜晶系,呈六方形或菱形。滑石粉中与氧结合的镁原子夹在两个片状二氧化硅之间,形成层状结构,相邻层之间依靠弱的范德华力结合在一起,当有剪切力作用
22、时,层间容易分离。滑石粉是已知矿物中最软的,莫氏硬度1,密度2.72.8g/cm3,化学性质不活泼,在加热至900高温时仍稳定,非导电体,有滑腻感。滑石粉其片状结构对其应用具有决定性的影响。其吸油量也比球状填料大,能影响涂料的黏度和流变性质,通常表现出结构黏度的性质。在临界PVC以下,滑石粉几乎没有遮盖力,一旦超过临界PVC时,其遮盖力变大。与云母相比,滑石粉的增强效果没有那么显著,但却可以降低裂纹敏感性。二、填料概述二、填料概述2.硅酸镁或滑石粉:2MgO4SiO2H2O在用于典型的内墙涂料时,可提高耐擦洗性;用于防腐涂料时,由于延长了腐蚀物质的扩散路径,可改善防护效果;与沉淀硅酸盐相似,滑
23、石粉也可以充当颜料的隔离剂,提高颜料的着色效果。滑石粉的干粉亮度高,在水性和油性系统中的色相均较好。滑石粉在所有液体涂料中都容易湿润和分散,分散过程中仅需要适度的搅拌。滑石粉在涂料中具有优异的悬浮性,也能有助于体系中其它颜料保持悬浮状态。其缺点在于易于粉化,因此必须选择适当用量。滑石粉可应用于多种工业涂料中,尤其是底漆。钢材结构用底漆可全部或部份用滑石粉,可改进涂料的沉淀性、涂膜的机械力以及再涂覆性。许多制品和闪烘底漆和运输工具用漆优先选用滑石粉。包括滑石在内的片状硅酸镁因其能提高打磨和抗水性能,所以适用于金属底漆,其中抗水性能可能源自片状粒子延伸了湿气通过涂膜的途径。 二、填料概述二、填料概
24、述3.硅酸铝或瓷土、高岭土:Al2O32SiO2nH2O高岭土通常也称瓷土、中国黏土,主要矿物成分为高岭石,它是各种结晶岩破坏后的产物,它也是片状结构。由于其电荷分布的作用,高岭土在水介质中形成不很稳定的结构。电荷的分布是这样的,即在片状颗粒的边缘带正电,表面带负电。如果用量大,这种作用会形成凝胶,造成涂料不能流动,且会受到浸润剂和分散剂的抑制。一般加入高岭土,可以改善触变性和抗沉淀性。一般加入高岭土,可以改善触变性和抗沉淀性。煅烧黏土对流变性能没有影响,但却可以像没有经过处理的黏土一样,具有消光作用、增加遮盖性和增加白度,这些都类似于滑石粉。高岭土一般吸水性较大,不适合提高涂料的触变性,不适
25、合于制备憎水性涂膜。高岭土产品粒径在0.21m之间。粒径大的高岭土吸水性小;消光效果好,粒径小的高岭土(1m以下),可用于半光涂料和内用涂料。 二、填料概述二、填料概述3.硅酸铝或瓷土、高岭土:Al2O32SiO2nH2O高岭土可分为煅烧高岭土和水洗高岭土。一般来说,煅烧高岭土的吸油量、不透明性、孔隙率、硬度和百度都高于水洗高岭土。由于其片状体能增强涂膜机械力,所以瓷土能赋予涂膜柔软性。如果用于房屋涂料,抗粉化性比滑石粉更强。瓷土已广泛地应用于金属底漆,以提高其打磨性能。粒径极细高岭土,用于彩色半光和有光涂料中能降低浮色和漂浮倾向。在溶剂型涂料中,有些品种瓷土容易沉底结块,但经过煅烧和表面处理
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