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影響顏料沉降和穩定性的因素

作者： 精顏化工    日期： 2023-12-25    點擊量：     文字大小：  大  中  小

影響顏料沉降和穩定性的因素有哪些


顏料分散過程的第一步是顏料的潤濕和分離。但是，如果顏料分散體沒有適當的穩定，就會產生絮凝（如圖1所示）。絮凝是顏料顆粒相互吸引形成松散聚集體的結果，這些聚集體可以在溫和的剪切下重新分散。

顏料顆粒的絮凝與穩定的顏料分散體

當顏料顆粒相互強烈吸引時，可能會發生顆粒的膠結或團聚。團聚物（由樹脂或潤濕劑包裹的化學結合的顏料聚集體）不容易再分散。通過對涂料施加低剪切力，可以逆轉絮凝。絮凝會對顏料的顏色、光澤和遮蓋力產生不利影響。

顏料顆粒、絮凝和團聚之間的關系

獲得顏料穩定的兩種主要機制是空間和電荷。在電荷排斥中，具有類似電荷的顆粒表面相互排斥（更適用于水性體系，圖4），而空間穩定是溶劑型涂料中更常見的機制（圖5）。適當穩定的顏料分散體可防止絮凝和結塊。

顏料分散的電荷排斥穩定機制與空間穩定機制

顏料在水性介質中的分散使用與無機溶劑介質相同的原理：即適當的潤濕、顏料分散和穩定。然而，水的表面張力和高極性使其在潤濕低極性顏料時更成問題。在許多情況下，水會與顏料表面發生劇烈的相互作用，從而破壞顏料表面的分散劑的穩定性。確保顏料分散均勻穩定（消除一種顏料的顏料絮凝，排除其他顏料）。第三，使用合適的潤濕劑或表面活性劑有助于改善導致顏料之間不穩定的極性和表面張力的差異。

無機顏料如：鈦白粉、碳酸鈣、氧化鋅、二氧化硅、碳酸鈣、硫酸鋇和氧化鐵顏料等許多填充顏料具有很強的極性表面。然而，僅靠水通常不能充分潤濕顏料表面。因此，它們需要表面活性劑來潤濕和穩定分散。

此外，許多顏料制造商提供經過表面處理的顏料，以幫助顏料穩定，許多制造商通過添加一層無機氧化物來對有機顏料的表面進行改性以增加極性，從而改善有機顏料的表面潤濕性。

如果不考慮顏料隨時間沉降的影響，任何關于顏料穩定的討論都是不完整的。這些因素都會影響顏料沉降的程度和對硬沉降的抵抗力：
  • 顏料分散體的質量
  • 顏料粒徑
  • 吸油性
  • 形狀
  • 分布
  • 顏料密度
  • 涂料粘度

要更完整地討論這些參數中的每一個對顏料沉降和穩定性的影響，可能需要幾篇文章來充分描述。下圖（圖6）提供了顏料和油漆參數與顏料沉降的簡化關系。

參數與建立的關系

最后，使用適當的觸變劑有助于建立足夠的粘度和網絡結構，從而阻止顏料硬沉降。合適的觸變劑可以通過幾種不同的機制提高對硬沉降的抵抗力，比如：通過增加低剪切粘度來提高抗硬沉降性；與顏料形成結合，以降低沉降顏料層的有效密度。

但是，必須確保觸變劑和分散劑之間存在可接受的兼容性。通常用于促進軟沉降的觸變劑包括用季銨化合物處理的粘土，為溶劑型涂料提供更高的親有機性。硅鎂土可用于水性和溶劑型涂料，因為針狀粘土顆粒結合以增加粘度，在剪切下容易分解。其他聚合物增稠劑通過增加粘度和促進易于再分散的軟沉降也可以有效，例如：
  • 細顆粒二氧化硅
  • 蓖麻油衍生物
  • 堿性磺酸鈣
  • 膠體硅酸鋁

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