第章涂料生产工艺.ppt

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1、第七章涂料的生产过程色漆制备过程（主要物理分散与混合的过程）配料→预分散→研磨分散→调合→调色(配色)→过滤包装§7.1颜料分散过程及分散体的稳定§7.2丹尼尔点及聚合物的保护作用§7.3涂料生产设备§7.4涂料的制备工艺§7.5色漆生产质量控制§7.1颜料的分散过程及分散体的稳定一、颜料的分散过程颜料的分散是色漆制备的关键步骤三个过程：润湿、分散和稳定。1润湿颜料表面的水分、空气为溶剂（漆料）所置换称为润湿。溶剂型漆润湿一般容易进行，因为溶剂(漆料)的表面张力一般总是低于颜料的表面张力的。但润湿也要有一个过程，颜料是一个聚集体，溶剂需要流入颜料的空隙。当溶剂粘度低时，润湿的速度可以很

2、快要注意加颜料和溶剂的顺序，要先加溶剂后加颜料。水性漆中，水的表面张力较高，对于有机颜料润湿有困难，需要加润湿剂以降低水的表面张力。§7.1颜料的分散过程及分散体的稳定一、颜料的分散过程1润湿2颜料的研磨与分散颜料的聚集体破碎分散在漆料中3颜料的稳定（1）电荷稳定作用水性体系（2）立体保护作用一个稳定颜料分散体，存放时应该不致发生下列三种现象。（1）颜料发生沉降；（2）颜料发生过分的絮凝，以致损害流变性和漆膜的表观；（3）颜料与介质间的物理或化学作用导致体系粘度增加。1、颜料的沉降二、分散体的稳定作用Stoke公式可以描述球形粒子在液体介质中沉降的速度。r为粒子半径，ρ1为粒子密度，ρ

3、2为液体密度，η为液体粘度，g为重力加速度。尽管颜料的沉降并不完全符合该公式的要求，但可作为讨论的基础。（1）当颜料吸附有低分子量聚合物或表面活性剂时，粒子直径会↑，沉降↑。但同时粒子密度↓，沉降↓，后一种明显。高分子量聚合物时，粒子吸附层更厚，可使沉降速度加快，但因为厚的吸附层密度低且具有很好的空间保护效应，防止了絮凝，因此可防止沉降，即使有沉降，沉降层很疏松，不致有严重絮凝聚集，经搅拌易于恢复分散状态。防止比重大的颜料沉降的一个方法，便是用表面活性剂处理，如第八章中介绍的硬脂酸处理的碳酸钙。（2）防止沉降的另一个方法是增加介质粘度，利用涂料“触变性”取得，即当涂料放置时，粘度很高，

4、可成冻胶状。为了使涂料有触变性可在涂料中加入触变剂或增稠剂，在溶剂型涂料中主要有氧化蓖麻油，有机膨润土(蒙脱土)和醇铝等。2、颜料的絮凝颜料粒子在介质中不断进行布朗运动，亦即热运动，每个粒子具有一定动能,粒子和粒子间不断发生碰撞，如果粒子动能可克服粒子间斥力便可导致相互密切的接触，从而产生絮凝（1）对未稳定分散体系絮凝的速度(以粒子数半衰期表示)：t1/2为粒子数半衰期，即粒子数减半所需的时间，η为介质粘度，k为波兹曼常数；T为温度；kT为粒子的平均动能。n0为起始的粒子数。提高粘度可减少絮凝。但实际上，单靠提高粘度并不足以稳定涂料中的分散体，重要的途径是防止粒子碰撞过程中的互相接触。

5、（2）颜料粒子相互接近时通常有三个主要作用力：色散力、静电力和空间阻力。(a)色散力是吸引力；(b)静电力可以是吸引力也可以是排斥力，在涂料分散体中主要是排斥力；(c)空间阻力总是排斥力。这些力的总效应决定吸引或排斥谁占优势，也即决定分散体系是否稳定。分为两种情况：①在水分散体系中通常可以加入表面活性剂或电解质(如多聚磷酸钠或聚丙烯酸铵)使粒子表面形成厚的双电层，这样可使粒子间发生较大的排斥力，防止絮凝。②在有机介质中不易形成双电层。粒子表面吸附的长链聚合物或表面活性剂主要起空间阻碍作用，它们防止粒子接近到范德华引力起作用的范围。(3)空间阻碍防止絮凝的效应和所用的聚合物或表面活性剂及

6、溶剂等有关，吸附层愈厚，分散体系愈稳定。有关聚合物结构影响介绍如下(1)分子量：愈大，吸附层愈厚。(2)聚合物中的极性基团：要连续排列，而要有一定间隔，这样才能形成稳定的厚的保护层。例如高水解度的聚乙烯醇，它的羟基连续分布，因此分子是平伏在颜料上的，吸附层很薄。如聚合物分子中只含部分羟基则不同，它在颜料表面形成线团状分布，其空间为溶剂所充满，平均吸附层可很厚。一般生产中用来做悬浮剂的聚乙烯醇的规格为：平均聚合度为：1700~2000；平均醇解度为75%~89%。(3)溶剂：良溶剂中粒子吸附的聚合物量小，密度低，而不良溶剂中粒子上吸附的聚合物密度高，吸附量大。其原因是良溶剂中溶剂分子和吸

7、附的聚合物相容性好，聚合物脱附容易，而且由于分子舒展，占有的吸附面积也大。因此在不良溶剂中颜料分散体比较稳定。如果在分散颜料时使用良溶剂，在调稀时用不良溶剂可导致絮凝，但相反则可防絮凝。3、贮存时粘度上升主要原因：发生了物理和化学变化，特别是颜料间的絮凝。(1)粒子的聚合物吸附层中，低分子量的聚合物所占比例↑，如醇酸树脂涂料，低分子量醇酸树脂具有相对多极性基团，如羰基、羟基等，因此特别容易被吸附。低分子聚合物通常看作是增塑剂或溶剂。内相中低分子