顏填料對(duì)乳膠漆遮蓋力的影響

王微勝+陳炳耀+毛秋燕

摘 要：乳膠漆是一類以水為分散體系，以合成樹(shù)脂為基料，加入顏料、填料，輔以各種助劑制備而成的涂料。遮蓋力作為衡量乳膠漆好壞的的重要指標(biāo)之一，在設(shè)計(jì)配方與實(shí)際生產(chǎn)中都是關(guān)注的重點(diǎn)。表現(xiàn)在：相同重量的產(chǎn)品在同種施工條件下，遮蓋力越好，可刷涂的面積就越多。本論文將從顏填料的晶型、折射率、粒徑等方面闡述顏填料對(duì)乳膠漆遮蓋力的影響，并給出改善其遮蓋力的方法。

關(guān)鍵詞：乳膠漆；遮蓋力；改善方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.002

0 前言

遮蓋力也被稱為不透明度，是顏料對(duì)光線產(chǎn)生散射和吸收的結(jié)果。遮蓋力的表示方法是指每平方厘米被涂物的表面積，在達(dá)到完全遮蓋時(shí)，需用涂料的最低量，計(jì)算公式為：遮蓋力=。在日常的實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)使用黑白板等方法進(jìn)行測(cè)試。通常，涂料的遮蓋力由涂料折光率與涂料周圍物質(zhì)折光率之差決定，其差值越大，遮蓋力越強(qiáng)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 乳膠漆的組成與制備

乳膠漆主要由以下物質(zhì)組成：水、纖維素、分散劑、潤(rùn)濕劑、消泡劑、防凍劑、成膜助劑、顏填料、增稠劑、乳液、殺菌劑、防霉劑、防沉劑、PH調(diào)節(jié)劑等。本實(shí)驗(yàn)制備乳膠漆的配方如下（質(zhì)量/g）：

配方：水280；防凍劑20；增稠劑4-6；纖維素5；消泡劑1；殺菌劑1.5；防腐劑1.5；鈦白粉75；重鈣250；輕鈣100；高嶺土100；苯丙乳液125；成膜助劑7；pH調(diào)節(jié)劑0.2-0.5；消泡劑1-2；分散劑2；水25。

1.2 乳膠漆生產(chǎn)具體工藝流程

（1）將水、纖維素、分散劑、潤(rùn)濕劑、流平劑、防腐防霉劑、成膜助劑、消泡劑、等助劑在低速攪拌下混合；

（2）加入顏填料（固體粉料）、防沉劑后進(jìn)行高速分散，直到粉料細(xì)度合格（通常在50?m左右）；

（3）在細(xì)度合格的條件下，緩慢地加入乳液，低速攪拌。攪拌加入時(shí)，注意不要打出氣泡，待乳液與粉料混合均勻后，進(jìn)行下一步操作；

（4）用增稠劑調(diào)整涂料的粘稠度，用pH調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)乳膠漆的pH，待檢測(cè)合格后，制得初涂料，檢測(cè)相關(guān)性能，得乳膠漆成品，裝罐備用。或者根據(jù)不同鈦白含量，用各種水性色漿調(diào)配涂料的顏色及其深淺度，制備多色彩的涂料。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 晶型對(duì)遮蓋力的影響

鈦白粉是應(yīng)用最為廣泛的白色顏料，也是提供遮蓋力的最主要成分。鈦白粉的分子是為T(mén)iO2，主要有三種晶型，分別為：銳鈦型、金紅石型和板鈦型，晶型的不同導(dǎo)致遮蓋力也不盡相同。由于板鈦型鈦白粉無(wú)工業(yè)價(jià)值，基于此，本組實(shí)驗(yàn)將對(duì)另外兩種鈦白粉進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，具體結(jié)果見(jiàn)表1：

由表1可知：金紅石型比銳鈦型所提供的遮蓋力要強(qiáng)。

2.2 折射率對(duì)遮蓋力的影響

遮蓋力的光學(xué)本質(zhì)是顏料與其周圍存在介質(zhì)折射率之差造成的。差值的大小也會(huì)影響遮蓋力的大小，部分物質(zhì)的折射率見(jiàn)表2：

由表2可知：由于周圍的介質(zhì)是一致的，所以介質(zhì)折射率相同，因此，與周圍介質(zhì)的折射率之差取決于自身折射率的大小，金紅石型的折射率比銳鈦型鈦白粉的折射率大，得出金紅石型鈦白粉遮蓋力更好，由實(shí)驗(yàn)1也驗(yàn)證了該結(jié)論，而二氧化硅自身折射率低，所以遮蓋力差。因此得出結(jié)論：顏料自身折射率越大，遮蓋效果越好。

2.3 顏料粒徑對(duì)遮蓋力的影響

一般來(lái)說(shuō)，顏料的粒徑太大和太小其遮蓋力都不高。本組實(shí)驗(yàn)選用不同粒徑規(guī)格的鈦白粉，探究其對(duì)遮蓋力的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3：

由上表可知：鈦白粉的平均粒徑為0.2μm時(shí)最好，因此在配方設(shè)計(jì)中，我們應(yīng)盡量提高粒徑為0.2μm的粒子含量。白色顏料的遮蓋力主要依靠光的漫散射。理論上講，產(chǎn)品能更強(qiáng)烈反射藍(lán)光和綠光，使鈦白顏料顯得更白，同時(shí)提高了遮蓋力。實(shí)際生產(chǎn)的顏料總是存在一定寬度的粒徑分布，平均粒徑相近時(shí)，粒徑分布越窄，顏料粒子越容易分散。

2.4 體質(zhì)顏料粒徑對(duì)遮蓋力的影響

金紅石型鈦白粉雖具有最高的散射力，但價(jià)格也很高，如果其顆粒產(chǎn)生附聚，就會(huì)影響其遮蓋能力的發(fā)揮。體質(zhì)顏料，如碳酸鈣、滑石粉和高嶺土等，其折射率基本與乳液聚合物相同，但較細(xì)的體質(zhì)顏料，通過(guò)調(diào)節(jié)鈦白粉在涂膜中空間位置，使鈦白粉不團(tuán)聚，達(dá)到最大的光散射能力，從而得到最高的遮蓋力。而粗的體質(zhì)顏料，由于造成鈦白粉在其粒隙中聚集，從而降低了鈦白粉的遮蓋效果，人們把這種細(xì)填料的這種作用叫做位隔作用，把這種細(xì)填料叫做位隔填料、鈦白粉位隔劑、或鈦白粉稀釋劑。在體系中加入不同粒徑的體質(zhì)顏料確定最佳粒徑，結(jié)果見(jiàn)表4：

由表4可知：體質(zhì)顏料粒徑為鈦白粉（0.2μm）粒徑的四倍（0.8μm）時(shí)，鈦白粉能得到最有效的光散射，即最好遮蓋力。

3 改進(jìn)措施及總結(jié)

針對(duì)以上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們提出以下改進(jìn)措施：

遮蓋力產(chǎn)生于顏料與介質(zhì)的折射率差，差值越大，遮蓋力越好。金紅石型鈦白粉折射率最高，因此提高遮蓋力最簡(jiǎn)單粗暴的辦法就是提高鈦白粉的量，但金紅石型鈦白粉太貴，因此我們?cè)诒ＷC遮蓋力的前提下，還可以通過(guò)加入各種加工、改性的填料來(lái)實(shí)現(xiàn)。

選用0.2μm的鈦白粉，粒徑為0.8μm的位隔填料。

降低周圍介質(zhì)的折射率，這樣折射率差值就變大，乳膠漆的遮蓋力就可以提高。在涂膜中。引進(jìn)氣孔就能降低介質(zhì)的折射率，引進(jìn)氣孔越多，含氣孔的介質(zhì)折射率越低，這樣就能達(dá)到我們所想要的目的。

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作者簡(jiǎn)介：王微勝，男，建筑涂料研究所實(shí)驗(yàn)員，從事產(chǎn)品研發(fā)相關(guān)工作。endprint