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颜料的性能指标

来源:http://www.hnrhyl.com 作者:郑州润虹颜料有限公司 发布于:2015/8/3 15:40:53 点击量:

(一)颜料作为商品,需要表述的性能指标 

1.1 着色性能

(1) 颜色的色光(色相) 

很久以来,视觉判断一直是基本的有优势的颜色评价方法,依靠专业的色彩人员个人训练过的眼睛。什么人的眼睛可以作为标准?通常情况下很难界定。颜色评价技术的发展,已经形成较科学的评价体系,例如使用测试仪,可以做到定性和定量的用数据来描述颜色。

      一个颜色的定义,靠口头是不能描述清楚的,例如,“红色”,什么叫做红色,即使你使用再多的修饰词,例如“洋红”、“砖红”、“波尔多红”,也并不准确。要制作出一个颜色的样品,例如色卡,就比较直观的定义了一个颜色。

      对于实际应用来说,人们更习惯于根据需要的颜色,确定一个标准的颜料,然后根据特定的分散体系,将待测的样品与标准样品,分别制作成一定颜色深度的着色样品,然后比较试样与标准样的色差。常用的颜色系统有CIE*LAB系统,和XYZ三刺激值系统,可以相互转换。

(2) 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,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。

(3) 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图层的最小厚度。

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、涂层内光的吸收、底材的颜色差异的大小有关。

1.2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。

1.2.1 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1—5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图层,然后再接触酸碱等,得到的结果会很不同。

1.2.2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。

1.2.3  纺织牢度 

主要指染色的纤维丝,或印染的纺织物,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。

1.3 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。

1.4 对颜料应用时的加工过程的影响 

1.4.1 Plate-out(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。)

1.4.2  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。

1.4.3 扭曲变形/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。

1.5 耐光和耐候 

1.5.1 耐光:颜料经过日光曝晒后,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。

漆料、底材、颜料体积浓度、图层厚度、添加剂对检测结果都有影响。

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。

1.6 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260—320℃,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。

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

1.7 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。

1.8 粒子分布与着色介质的应用性能 

1.8.1 色力:在一定范围内,(如果没有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)。

1.8.2 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。

1.8.3 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。

 


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