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涂料的颜色问题
色彩是视觉器官对光的感应结果，会对人产生心理和感觉的变化。白 色—纯洁，黄色—兴奋，红色—热烈，绿色—朝气，蓝色—稳重， 黑色—庄严。颜色还可分为暖色，冷色，中性色。 光与色---光---电磁波，380nm~780nm 的可见光。 光的颜色---眼睛对光的刺激感应 颜料和涂料的颜色---眼睛对反射光的刺激感应 颜料吸收光线中一部分波长的光，再反射出来的光，是颜料的颜色（ 如果全吸收，则颜色为黑色）
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配色原理
原色---* 光的三原色: 红，绿，蓝 * 颜料，涂料的三原色：红，黄，蓝 混色---加色原理—对光线适用（所有的光合在一起是白色） 减色原理—对颜料和涂料适用（所有的颜色合在一起是黑色）
颜色的三属性----色调（Hue)，明度(Luminance)，饱和度(Saturation)] 颜色的色坐标----CIE L*a*b*(国际照明委员会1976年修订） L*—明度， +a*-红色调，-a*-绿色调 +b*-黄色调，-b*-蓝色调
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涂料工业涉及的领域
汽车行业 国防工业 建筑行业
船舶行业
家电行业
交通运输行业
石化行业
电子行业
航空行业
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涂料四大组分的主要作用
基料—是能附着在底材上，并能形成连续涂膜的材料，
大多数情况下是有机聚合物。
溶剂（或挥发性组分）---它们是能溶解（或分散）基剂的相对挥发速度
每一种溶剂的挥发速度都不相同
溶剂 醋酸丁酯 甲苯 乙二醇丁醚 正丁醇 甲乙酮 醋酸乙酯
相对挥发速度 1.0 1.9 0.07 0.44 0.46 4.1
溶剂 丙酮 二甲苯 乙二醇乙醚 乙醇 环己酮 丙二醇甲醚
相对挥发速度 5.7 0.7 0.4 1.7 0.3 0.7
漆料的表面张力要低于颜料的表面自由能（要同时考虑使用低表面
张力的溶剂、树脂及润湿剂，溶剂的表面张力＜成膜物的表面张 力---低固体分有利于润湿）
树脂中应含有一定数量的极性基团（如羟基、胺基等） 漆料的黏度应稍低（具有一定的渗透力） 颜料的表面经过改性，极性高（如碳黑表面经氧化处理） 分散预混料放置过夜，使树脂和溶剂有足够的时间取代颜料表面的
建立溶剂挥发速度的轮廓关系 通过溶解度参数，挥发速率，以及体系的黏度，VOC含
量，表面张力，固体分要求等，进行优化
验证
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配方设计中颜填料的考虑
颜料和基料的比 （PVC ， P/B)
A
防腐性
B
C
防腐颜料%
通过实验，似乎已找到最佳配方，对吗？PVC究竟多少最 合适？颜填料用量如何确定？
新材料 新材料
Organic & Inorganic Chemistry
Interface Chemistry
Coatings
Rheology
Dispersing Technology
Physical Chemistry Chemistry
Nano Science
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涂料配方设计的一般原则
空气和水
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颜料聚集体的分离过程（分散或研磨）
研究结果表明，颜料粒径在0.05~0.5µm范围时，具有最佳的遮盖力 、着色力和耐候性。大多数商品颜料的原级粒子粒径都在这个范围 内。但由于在煅烧、烘干过程中，颜料的粒子常处于附聚态或聚集 态：
卷材涂料生产线，夏天温度高，涂料很容易起泡，最好用夏天的专
涂膜发白。快溶剂太多，挥发时大量吸热，使温度降到露点以下，
潮气结露，渗入涂膜，造成发白。加多慢溶剂（乙二醇丁醚—化白 水）
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配方设计中溶剂的选择方法
通过溶解度参数选择能溶解树脂的的溶剂或混合溶剂
混合溶剂的溶解度参数=∑δix Wi/W
4
涂料的主要功能

对终端产品提供保护，如桥梁， 飞机，化工厂设施等。
对终端产品提供装饰，如木器
家具，罐听，建筑物，汽车等。
对终端产品提供各种功能，如
轮船，火箭，防火，道路标志， 防滑等。
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5
涂料主要涉及的学科
Material Science Polymer Chemistry Surface Treatment
混合溶剂相对挥发速度的计算 V = ∑Vi x Wi/W 如二甲苯/醋酸丁酯（1：1） V = ( 0.7 X 1/2） + (1.0 X 1/2) = 0.85
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溶剂在配方中作用的示例
金属闪光漆中的溶剂和稀料，其挥发速度要比实色漆中快。为什么
？提高效应颜料的定向效果
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色浆和调色
按目前绝大多数工业界和学术界认可的颜料分散过程分三个步骤 （1）润湿过程 （2）分离（分散或“研磨”）过程 （3）稳定过程 颜料分散技术涉及的主要学科: （1）颜料化学-----包括无机颜料、有机颜料和体质颜料 （2）表面化学-----固体表面、液体表面 （3）界面化学-----液-固（液）界面，表面张力 （4）聚合物化学---树脂结构，润湿剂/分散剂结构 （5）聚合物物理化学—氢键，表面化学。物理吸附，范德华力
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为什么研究涂料一定要研究界面
涂料是一种多组分体系—树脂（基料），颜填料，溶剂
，助剂。在体系内部存在很多界面，特别是颜填料和树 脂、溶剂之间的界面
涂料是一种半成品—必须涂覆在工件、产品、结构上，
才能提供保护、装饰、功能等作用，必然要研究与底材 之间的界面
涂料经施工后，有一个干燥，固化的过程--其中必然要
涂料配方设计的基础及方法
钱伯容
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涂料的组成及特点
涂料主要由四大组分组成—
基料（树脂） 颜填料 溶 剂 助 剂
涂料的特点
1.属于新材料领域，精细化工材料 4.涉及学科多 5.使用领域宽 2.半成品 3.体系复杂
6.被涂底材五花八门
7.制造设备通用，但须精细控制 8.施工设备繁多，有适应性要求 9.施工质量与环境条件有关 10.日趋严格的环保要求对涂料的结构和配方设计有影响
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CPVC 的计算
1 CPVC = ---------------------∑ (OA)i · ρi 1 + --------------------93.5 Where, (OA) is the oil absorption value of pigment ρ is the density of pigment (v/v)
钢铁表面粗糙度
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涂层与底材的界面附着如何影响配方设计？
物理方法 涂料必须要能渗入表面的微孔中去 1。 底材的粗糙度尽可能高一些，喷砂，打磨 1。 涂料的黏度尽可能的低； 2。 涂料中溶剂挥发不能太快（可使用高沸点溶剂调节）； 3。 涂料的固化速度不能太快（如使用仲胺代替伯胺 固化剂）； 4。 树脂的相对分子质量低一些； 化学方法 涂料树脂结构上要有可以与底材结合的锚定基团 醚基 酯基 羟基 羧基 或可以形成氢键的基团（NH2)
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溶剂在配方中如何考虑？
高分子物质（涂料树脂）均为高分子材料，它们与溶剂之间的相容性或发生 扩散的必要条件是—自由能△G △G=△H-T△S △G越负值，越有利于相容和扩散 △H=Vφ1φ2（δ1－δ2）1/2 (V平均摩尔体积，φ摩尔分数，δ1，δ2溶剂和树脂的 溶解度参数—内聚能密度) 当δ1=δ2时， △H=0 ---------相容性极好 当（δ1-δ2）很大时，只有T很大时，才有 可能相容 一般lδ1-δ2l ＜ 2 时才相容，溶解----相似相溶
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CPVC时 涂膜性能的突变情况
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配方中颜料选择的其他考虑因素
遮盖率 F(反射率）=(n1-n2)2/(n1+n2)2 吸油量 粒径 表面修饰状况，表面极性 pH值 颜色 Lab色坐标
L70，a40, b-30 颜色？
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料，并能使涂料流动，适合施工的液体。它们能在施工 过程中或施工后挥发释放出。水性涂料中的水也属于溶 剂
颜填料– 分散在漆料中，在涂料成膜后仍保持在基料
中的悬浮状态。它为涂膜提供色彩，遮盖力和其他特殊 功能。
助剂—它是用量很少的添加剂，用以改善涂料在制备，
施工和成膜后的很多性能。
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涂膜经常出现画框（厚边）弊病，其原因是快溶剂太多，造成边缘
处溶剂很快减少（相对于板中间），表面张力上升（溶剂的表面张 力较低），使湿涂料会由于表面张力差而被推动，移向边缘，造成 厚边。方法是降低溶剂的挥发速率，减少表面张力梯度。 用溶剂（挥发慢一些），相反，冬天使用的溶剂可能挥发速率就要 快一些。供应商经常会使用专用溶剂一说。
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在颜料分散工艺中，颜料是一个不连续相。要均匀、稳定地分散在
连续分散介质（树脂+溶剂）中，首先碰到的问题是润湿。
一般颜料在生产加工出产后，表面
都吸附有空气、水和其它污染物等 物质，这些吸附物对树脂（溶剂） -颜料之间的浸润有阻止作用。
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改善颜料润湿的主要措施
涂覆底材的特性---钢铁，铜铝材，木材，混凝土，塑料，橡胶，底材表面张力，表面磷化