粉末涂料用着色颜料的选择

国内在粉末涂料发展的初期, 由于资料欠缺, 在选择颜料和配色时不可避免地受到溶剂型涂料、油墨和塑料行业经验的影响。随着行业的迅速发展, 相关知识和资讯的丰富, 粉末涂料在选择颜料时针对性越来越强, 标准越来越高, 如果不了解各种颜料的化学组成和有关性能, 面对成百上千种颜料型号就会无所适从, 导致配色成本偏高或达不到使用要求。正确地选择颜料是正确进行配色的基础。为此, 本文只讨论使用最广、品种最多的着色颜料以供同仁参考。
1 颜料的分类和性能
颜料分类可以采用多种方法, 著名的Co lo r Index(颜色索引)将颜料分为颜料黄( PY )、颜料橙( PO )、颜料红( PR )、颜料紫( PV )、颜料蓝( PB )、颜料棕( PBr)、颜料黑( PBk)、颜料白( PW )、金属颜料( PM )等几大类 。颜料的化学成分对其性能有决定性的影响。颜料按化学组成可分为无机颜料和有机颜料两大类, 其中无机颜料可细分为氧化物、硫化物、铬酸盐、钒酸盐、钼酸盐、金属等; 有机颜料可细分为偶氮颜料、酞菁颜料、多环颜料和其它颜料等。颜料的应用性能不仅与颜料自身的结构等因素有关, 而且与被着色的材料(介质) 的物性有关。与粉末涂料关系最密切的应用性能简述如下, 以便在选择颜料时加以考虑。
1. 1 颜色颜色是颜料最基本的性能, 人们以此将颜料分为红色、黄色、蓝色等几大类。颜料的颜色主要由化学结构和晶型决定, 而粒径对色相有影响。谈到颜色还要注意彩度或饱和度问题, 即通常所说的鲜艳性。彩度是颜色的属性之一, 表示颜色偏离相同灰色的程度, 它取决于颜料对光波反射选择性的高低, 选择性越高则彩度越高。可见光的各种单色光是彩度最高的。在实际配色中, 可以用彩度较高的颜料调配彩度较低的颜色, 反之则不行。某些用有机颜料调出的板, 用无机颜料无论怎样增加用量都无法调出, 就是由于无机颜料彩度较低的限制。有些特别鲜艳的油墨或油漆色板, 粉末涂料无法调出, 这是因为粉末涂料中颜料浓度较低, 同时较高的固化温度将许多不耐热的鲜艳颜料排斥在外。
1. 2 着色力着色力又称着色强度, 是颜料使被着色的物体具有颜色的能力。它主要取决于化学结构, 还与晶型、粒径等因素有关。
1. 3 遮盖力遮盖力是指涂层遮盖底物而限制光线透过的能力, 其光学本质是颜料与介质的折光率的差别, 差别越大遮盖力越强, 同时颜料对光的吸收能力越强(如黑色)其遮盖力也越强。对同种颜料而言, 粒径和粒子形状会影响遮盖力。
1. 4 耐热性耐热性主要与化学结构和晶型有关, 还与粒径、颜料表面处理等因素有关, 另外许多颜料冲淡后耐热性下降。
1. 5 耐光性和耐候性耐光性反映颜料在光照下变暗、褪色的程度, 从严重到轻微分为1~ 8级, 8 级表示耐光性最好。耐候性更全面地反映颜料在户外自然条件下的牢度, 从最差到最好分为1~ 5级。颜料的耐光性和耐候性主要取决于化学结构, 与晶型、粒径、表面处理也有关系, 许多颜料冲淡后耐光性和耐候性下降。58第35卷第2期涂料工业Vo .l 35 No. 22005年2月PA INT & COAT INGS INDUSTRY Feb. 2005
1. 6 毒性毒性涉及的范围很广, 包括急性毒性、对皮肤和粘膜的刺激、过敏、亚急性毒性、慢性毒性、诱变和致癌性等。不同国家对毒性限制的标准是不同的, 不同用途对毒性的限制标准也不同。一般而言, 对无机颜料主要是限制重金属的含量, 有时是限制总含量, 有时是限制可溶性部分的含量。对有机颜料主要是限制某些芳胺和多氯联苯( PCB)等物的含量, 它们可能作为中间体、溶剂或副产物存在于颜料中。根据颜料的分子式或示性式基本上可知道某种颜料是否含有重金属, 但考虑到颜料及填料可能含有重金属杂质, 在要求严格的场合还应送交权威检测部门检验。对于有机颜料, 仅从分子式难于判断有无毒性, 即使已知道结构式, 也不能知道有毒的溶剂或副产物是否超标,必要时应送检。
2 选择着色颜料的一般原则
2. 1 收集关于颜料的信息有关于颜料主要的信息来源有3个: 专业人员、颜料供应商、图书和期刊 。专业人员是业内或厂内相对资深的配色师。在粉末涂料发展初期, 专业人员可能是其它行业的配色师。在借鉴其它行业的经验时必须小心对待, 比如C 红(色淀红C)广泛应用于塑料行业, 早期曾被引入到粉末涂料中。但C红耐热只有140 e 左右, 用于调配大红色、深咖啡色等尚可, 用于调配粉红色等浅色就不合适了, 因为烘烤温度和时间的波动对颜色影响太大。来自于颜料供应商的信息(包括数据和色卡)也很重要, 但要注意其准确性和适用性。颜料生产企业所提供的性能参数和色卡往往是基于其它介质体系的, 对于这些信息应该通过实验来验证。查阅图书和期刊是获取有关颜料的全面信息的主要方法。但是, 颜色索引号相同的颜料的性能参数在不同文献中可能相差较大, 这可能是颜料生产工艺、后处理方式、晶型、粒径等方面的差异引起的, 所以选择颜料不能只看颜色索引号, 还要注意品牌和型号。
2. 2 为来样选择颜料粉末涂料的缺点之一是用户不能自行调色, 能否调出客户要求的颜色, 往往成为一个关键问题。这不仅涉及配色水平的高低, 还取决于颜料选择是否正确。但是, 对选择颜料起决定作用的往往不是实验室里的配色师, 而是其他一些人。配色师的一个主要任务, 就是从销售及管理人员那里取得足够的信息(包括成本范围、牢度要求、安全要求等), 从而制定一个合理的配色方案[ 3 ]。主要考虑成本、牢度要求及安全要求。
2. 3 构建配色体系人们总是希望用尽可能少的颜料来调出尽可能多的颜色, 就像三色或四色印刷系统那样, 但实际上,任何一组原色都有相应的色域。对于粉末涂料而言,由于受固化温度较高、颜料浓度较低等因素的限制,想用少量几种颜料作原色来完成所有的配色任务是困难的, 也不一定是经济的。不管是采用电脑配色还是人工配色, 都应选择适当数量、价格及色相搭配合理的颜料来展开配色工作, 形成相对稳定的配色体系, 这对于管理是十分有利的。
3 结 语
批量小、颜色多是国内粉末涂料生产的一大特点, 符合客户各项要求的准确地配色对粉末涂料相当重要。正确地选择颜料不仅是顺利完成配色的前提,也为生产管理带来好处。