第二節　顏料分散過程

T.C.Patton把顏料的分散過程分成三個階段：潤濕、解聚和穩定。

一、潤濕過程

用漆料置換顏料粒子表面上吸附的空氣和水分等，潤濕顏料，進一步附上顏料表面。

平均滲入速率：

式中：

u：液體平均滲入速度cm³/s

cosθ：接觸角的余弦值

γ：漆料的表面張力N/m

η：漆料粘度p

R：毛細管半徑cm

L：孔隙的長度cm

r_L：液體的表面張力；r_S：固體的表面張力；
r_SL：固液間的表面張力；θ：接觸角

(1)       盡量采用表面張力低的漆料。

(2)       選固體分比較低的漆料來研磨分散。

(3)       選一些濕潤劑。

(4)       選合適的分散劑。

(5)       選粒徑小的表面經過處理的顏料。

(6)       將漆漿預混合并升溫至50℃后，靜置過夜，再進行研磨分散。

二、解聚過程

將顏料粒子團用機械打開，并分離成孤立的原始粒子。解聚是色漆制造過程中主要的、消耗能量最大的工序。

在研磨漆漿中，顏料粒子的解聚過程，不僅可以充分地令液體漆料濕潤顏（填）料粒子表面，提高漆漿穩定性，而且隨著顏料分散程度的提高，顏料的著色力、遮蓋力都會相應提高，色漆涂膜的光澤及其它性能也得到改善。

爭取在盡量短的時間內，耗費盡量少的能量，生產出盡量多的、穩定性好的研磨漆漿，通常需要具備下述條件：

(1)       有一個經過精心設計的色漆標準配方。包括分散性能良好的顏（填）料的選用、顏料和漆料的科學配方、適宜溶劑及濕潤、分散等助劑的選用等；

(2)       結合色漆品種的特性選用高效的研磨分散設備，提供設備的最佳參數和科學的操作方法；

(3)       以合理的研磨漆漿組成（即漆料、顏料和溶劑的適宜的比例關系）進行研磨漆漿的分散作業；

(4)       解聚過程的評價。

細度：在色漆中允許的顏料粒徑的最大尺寸。通常以刮板細度計進行測量，以μm表示。

底漆：60μm；普通磁漆：20μm。

三、穩定化

已濕潤的顏料粒子移動至液體漆料中被連續的、不揮發的成膜物質永久地分離開來的過程。顏料在漆料中的分散體系可以通過兩種機理使其穩定。即電荷穩定作用和空間位阻或熵穩定作用。

（1）電荷穩定作用

電荷穩定作用是由于電斥力的結果。電斥力是圍繞該顏料粒子的雙電層產生的。因為所有的粒子都被同種電荷所包圍，故當粒子靠得很近時，它們就互相排斥。

通常，在水性分散體系中，由于顏料粒子的介電常數較高，電荷的穩定作用比較突出，而對于溶劑型涂料，由于通常使用的有機溶劑的極性較弱，因此，電荷的穩定作用并不重要，分散體系的穩定性主要還是依賴空間位阻的作用。

（2）空間位阻穩定作用

當大的顏料粒子解聚成若干較小的粒子時，通常要形成新的表面，新的表面及時被漆料濕潤，使顏料顆粒表面被足夠厚的樹脂包覆起來，因為一般漆料都帶有-OH、－COOH等極性基團，很容易吸附在顏料上形成一定厚度的保護屏障，給運動中的顏料粒子相互接觸碰撞帶來位阻。即一旦兩個顏料粒子由于運動而相互接近時，其外圍之包覆樹脂層就要受到擠壓而使熵減少，但熵具有自然增強的趨勢，故產生熵排斥力，這種相對于擠壓的反方向力，使趨于靠近的顏料粒子又彼此分開，這就是所謂的空間位阻穩定作用（或熵穩定）。

表12.1　顏料分散過程與工藝過程的關系