對顏料分散程度的評估,是制訂涂料原始配方、生產方法的優化和質量控制的關鍵。
顏料分散程度的差異來自兩個方面:
原始顏料聚集體分離為單個粒子的過程不完全
顏料聚集體分離后又出現絮凝
以下是一些評估方法。
有色顏料,最有效的評估顏料分散程度的方法,是通過與標準樣品對比,確定顏料的著色力,如藍色顏料分散體,先稱取少量顏料分散體樣品,然后將一定量的少量標準的白色顏料分散體加入其中,另外再稱取少量的藍色顏料分散體標樣,然后與上面同樣比例的白色顏料分散體標樣混合,充分混合后,從兩種調好色的混合物中取出少量,并排放置在一張白紙上,用刮涂器將兩個樣品從上往下刮涂,讓兩個樣品色條的邊緣彼此接觸,然后比較兩個色條的顏色,如果測試分散體樣品的藍色比標準分散體樣品深,說明樣品的著色力較好。
可以使用手指對一些濕的調色好的混合物進行指研擦,來檢查顏料的絮凝情況,如果顏色發生了變化,說明顏料分散體出現了絮凝,例如,如果藍色顏料分散體和白色顏料分散體的混合物在指研擦區變得更藍,說明藍色顏料分散體出現了絮凝,如果被指研擦部分變成淺藍色,說明白色顏料分散體出現了絮凝,通過檢查分散體的流動情況,也可以檢測顏料是否發生了絮凝。穩定的顏料分散體具有牛頓型流體特性,如果顏料分散體出現剪切變稀的現象(但其本身不含有能使其發生剪切變稀的組分),說明顏料分散體已絮凝。
有色顏料分散體的透明度也是一個重要的指標要求,如汽車金屬閃光涂料在應用中就有此要求。可以在玻璃板上并排刮涂標樣和樣品,測試涂料的透明度,通過目視觀察或用儀器測量涂膜的霧影度或樣品與標樣之間的色差。
顏料的沉降速率取決于顏料的粒徑、顏料分散相與介質的密度差;分散良好、穩定的顏料分散體,沉降緩慢,沉降結束后,沉淀物的量也很少,分散良好,但穩定性差的顏料分散體會迅速沉降,形成大塊沉降物。顏料絮凝物由于其尺寸大,沉降更快,由于連續相(介質)被包裹在絮凝物中,形成大塊沉積物。絮凝沉淀物與非絮凝顏料分散體得到的沉淀物不同,易于攪起,或通過搖動可以重新分散成為均勻的懸浮液,顏料分散程度的測試可用離心分離加速,通過沉降或離心分離評估顏料分散程度,能得到定性或半定量信息,適用于涂料研發和產品質量控制。
用顯微鏡來觀察顏料分散體,在解絮凝的顏料分散體中能觀察到顆粒的布朗運動,但一旦出現顏料絮凝,布朗運動就會停止,在準備待觀察樣品時,一般樣品要稀釋后再使用。但若用溶劑稀釋樣品,可能會因加入溶劑使顏料發生絮凝,這種情況下,應該在報告中說明分散體發生了絮凝,例如,用光學顯微鏡觀察鈦白粉分散體時,只能看到最大的顏料顆粒。
涂料行業中,廣泛用于測量顏料研磨細度的方法是刮板細度計法。
將顏料分散體樣品放在上面一點位置上,用鋼刮刀向下刮,然后將細度計舉起,快速檢查刮過的樣品,觀察顆粒被拖動出現明顯顆粒凸起或條紋時的刻度值。刻度讀數越低,顏料分散得越好。
細度計不能測量顏料的分散程度,它的目的主要是檢查顏料分散體是否出現絮凝。
鈦白粉顆粒平均粒徑約0.23μm,比刮板量小刻度低約兩個數量級。許多有色顏料顆粒更細,如炭黑顆粒粒徑小至5nm。
為什么要使用刮板細度計?因為這種細度計確實能快速判別大塊顏料聚集體是否被分散、是否存在其他雜質顆粒,判斷時間僅需要約半分鐘,有經驗的人測定顏料著色力也只需要幾分鐘,而且可以用來評估顏料的分散程度,而不是得到一個無意義的細度數字。
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