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颜料的颜色性能评价指标

1、着色力

着色力又称为着色强度 (tinting strength) , 是表征一种颜料与另一基准颜料混合后所显现颜色强弱的能力, 通常以白色颜料为基准来衡蜇各种彩色或黑色颜料的着色能力。着色力的械度是与标准样品作比较, 以式(2-1)百分数表示:

着色力是颜料对光线吸收和散射的结果, 且主要取决于吸收, 吸收能力越大, 其着色力越高。 着色力是控制颜料质量的一个重要指标, 当颜料用千着色时, 着色力高的颜料在获得同样着色强度时, 颜料用量就比着色力低的颜料少。 着色力的强弱不仅与颜料的化学组成有关, 还取决千颜料粒子大小、 形状、 粒径分布、 品型结构和颜料粒子在涂膜中的分散度等因素有关。 着色力一般随着颜料的粒径减小而增加, 当粒径降低到一定程度后, 其着色力会因粒径减小而减少, 所以存在着使着色力最强的最佳粒径。

彩色颜料的着色力随颗粒大小波动情况远不如折射率大的白色颜料表现明显,而且在颗粒增大到一定程度后, 着色力变得很低, 从着色力曲线所表现的 “左偏斜”,说明选用细颗粒颜料有助千着色力的提高。

从图2-1和图2-2可以看出, 前者是彩色颜料, 由于着色力主要取决于吸收, 即主要决定于其化学物质的本质, 因此和粒径关系不十分突出, 但吸收系数作用较大, 同样粒径下吸收系数K值大的着色力要强。 后者是白色颜料, 它的吸收作用是很小的, 此时着色力主要取决于散射, 由于散射和颗粒大小关系大, 因此白色颜料着色力随颗粒粒径变化较明显, 而且 折射率越高, 颜料随粒径变化越显著。

着色力也和颜料粒子在漆膜中的分散程度有关, 分散得越好, 着色力越强。 为了提高颜 料本身的着色力, 对颜料的加工、 后处理要给予足够的重视, 如预分散、 研磨、 助剂的添加及分散工艺等。 另外, 不同化学组成的颜料, 由于颗粒形状、 结晶类型不同也影响了着色力, 所以着色力的影响因素很多, 评价着色力的高低要从多方面进行分析。

2.消色力

消色力是指种颜色的颜料抵消另一种颜料颜色的能力。一般颜料的着色力越强, 其消

色力也越强, 通常用于评定白色颜料。 一般地说, 有较大的折射率, 就有较高的消色力。 金红石型钦白粉在白色颜料中的折射率最大, 它的消色力也最高。 几种常用白色颜料的折射率 的数据见表 2-1。

表2-1 几种常用白色颜料的折射率

3.遮盖力

颜料加在透明基料中使之成为不透明,完全盖住基片的黑白格所需的最少颜料扯称为遮

盖力, 通常以每平方米底材面积所需覆盖干颜料质星, 以 g/m2 表示。 遮盖力(h心ng pow­er) 是由于颜料和存在其周闱介质的折射率之差造成的。 当颜料和基料的折射率相等时就是透明的, 当颜料的折射率大于基料的折射率时就出现遮盖, 两者的差越大, 则表现的遮盖力越强, 几种常见物质折射率的数据见表2-2。

表2-2几种常见物质的折射率

涂料应用时常发现涂料干和未干时遮盖力变化较大, 就是由于干和未干时折射率的变化引起的。 举例来说, 碳酸钙在湿的状态下涂刷在墙下时, 由于它和水的折射率相差不多, 看起来遮盖力很差, 但干了以后, 由于空气取代了水, 此时两者折射率之差变夭了, 所以干后看起来遮盖力大大增加。

涂料中颜料粒子应被漆基所润湿, 为了增加遮盖力, 可以增添一部分低遮盖力的体质颜

料, 例如在建筑涂料中掺加体质颜料作适当的填充, 其 用量超过临愣·颜料体积浓度(CPVC)时, 形成有一些颜料粒子被空气包围, 不被漆基润湿, 反而提高了这部分颜料的

遮盖能力。 用低遮盖力的体质颜料代替部分高遮盖力、 价格较高的钦白粉, 既降低成本、 又不影响遮盖力。

遮盖力是颜料对光线产生散射和吸收的结果, 主要是靠散射。 对于白色颜料更是主要靠散射, 彩色颜料则吸收能力也要起一定作用, 高吸收的黑色颜料也具有很强的遮盖能力。 由于遮盖力的产生和光学过程密切相关, 因此当颜料化学组成固定后, 颗粒大小、 分布、 晶形、 晶形结构就都与遮盖力大小有关。

白色颜料主要是散射, 由散射而产生的遮盖力主要与洛伦兹 (Lorentz) 因子、 颜料粒 子大小和颜料浓度三个因素有关。 洛伦兹因子反映颜料与成膜物的折射率关系, 如式 (2-2)所示。

经验表明, 遮盖力与L的平方成正比。这说明颜料与成膜物的折射率差越大, 遮盖力就越高。颜料的遮盖力与粒径大小有关, 一般高折射率颜料与粒径关系较大, 低折射率颜料与粒径关系较小, 通过图2-3可以看出, 高折射率的颜料要比低折射率的颜料遮盖力强, 每条随粒度而变的遮盖力曲线都存在一个最高值。在最佳粒径产生最大遮盖力的原因是由于光的衍射作用, 当颜料粒径相当于波长的1/纵时, 效果最佳, 粒径再小时, 光线会绕过颜料粒子, 发生衍射, 就不能发挥最大遮盖作用, 同时随粒径变小, 透明度增强, 遮盖力下降。超过粒径的最佳状态时, 随粒径的变大, 光的散射作用越来越差, 遮盖力同样会下降。

粒径对散射有较大影响。当粒径很小时, 散射很小。随着粒径的增大, 金红石型钦白粉、锐钦型钦白粉和硫化锌的散射迅速提高, 达到最大值, 而氧化锌和立德粉的散射相对较慢地提高至最大值。随着粒径的进一步增大, 散射下降。不同颜料的最佳散射粒径是不同的。当入射光为可见光的平均波长(入= 550nm), n 6 = 1. 55时, 常用白色颜料的最佳散射粒径列于表2-3 。

白色颜料粒径

由表2-3可以看出, 金红石型钦白粉最佳粒径约为可见光平均波长的一半。这也是市售金红石型钦白粉粒径一般都处于0. 2~0. 4μm的原因所在。颜料体积浓度对涂膜遮盖力有一定程度的影响。研究表明, 当钦白粉低于l0%PVC时,遮盖力随浓度提高而线性增加; 当其浓度超过10%PVC时, 遮盖力随浓度提高而增加, 但非线性; 当其浓度超过30%PVC后, 由于钦白粉附聚, 遮盖力不再随浓度提高而增加, 甚至略有下降

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