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[求助] 大家有没有涂料用的各种颜填料的指标

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发表于 2014-3-25 14:29:04 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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涂料人二段

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发表于 2014-3-25 21:36:03 | 只看该作者
直接向厂家索取就可以了,每个厂家的指标略有差异。另外, 颜填料类产品是有国家或行业标准的,上面有你需要的技术指标参数。
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涂料人二段

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发表于 2014-3-25 21:55:21 | 只看该作者
PVC,CPVC在涂料配方设计中的应用
1 前 言
    色漆的配方设计,一般可以分为以下几个步骤:①根据色漆的应用性能选定主要成膜物质;②选定颜、填料,以及它们和成膜物质的比例;③选用溶剂、助剂及它们的使用配比。
    其中和色漆实验直接相关的是第②步,即选用颜料及制订出颜料和成膜物质的比例,它是决定涂膜的最终性能的关键步骤之一。
    2 颜料及临界颜料体积浓度( PVC&CPVC )在配方设计中的应用
    颜、填料和成膜物质比例的确定这一步骤相当重要,在涂料的使用性能确定后,其中树脂、填料的品种也基本确定,此时颜、填料和成膜物质比例会大大影响到涂料性能。通过使用颜料及临界颜料体积浓度( PVC&CPVC )的概念拟订配方会更准确、简便,所设计出来的配方与涂料的期望性能很接近,因而会大大减少实验量。
   2.1 颜料体积浓度( PVC )概念
    颜料体积浓度( PVC )是指涂料中颜料和填料的体积与配方中所有非挥发分(包括树脂、乳液的固体组分和颜料、填料等)的总体积之比 , 可用如下公式计算:


式中, M i :颜填料质量; M j :漆基(树脂)质量; r i :颜填料密度; r j :漆基(树脂)密度 。 i=1 ~ n, 表示不同颜填料的品种; j=1 ~ m, 表示不同漆基的品种。  
其中:漆基(树脂)质量和密度均指的是固体树脂的数值(若是乳液,其密度是指干漆膜密度,此时漆基体积 = 乳液质量×固含量 / 乳液干膜密度)。得到 PVC 值后,在 0 ~ 100% 变化,值的大小可以影响到涂膜的性能。从 0 到 100% 时,涂膜从一个极端状态到另一个极端状态(从完全漆基到完全颜、填料),在此过程中,涂膜性能一般如下变化:
①耐磨性、耐湿性、防腐蚀性、光泽度从高到低;
②抗起泡性、渗透性、粘稠性、对比率从低到高。
    2.2 临界颜料体积浓度( CPVC )
    单纯的 PVC 值对涂料的影响并不直观,因此又引入了临界颜料体积浓度( CPVC )的概念,它指的是在 PVC 值增加过程中,当漆基树脂恰好能润湿所有颜料粒子时的 PVC 值,所代表的漆基树脂是指临界状态下的树脂含量。通过 PVC 和 CPVC 的比值能更直观地推算出涂料的性能。临界颜料体积浓度( CPVC )可以使用如下公式计算:
                  



    式中, M i :颜填料质量; N i :颜填料吸油量克数,以 100g 颜填料所需亚麻仁油的克数来表示; r i :颜填料密度; 0.93 :亚麻仁油的密度。  
    ⑴一般对于高性能外用色漆配方, P V C < CPVC ,即Δ =PVC/CPVC < 1 ,此时涂膜中漆基过量,处于低 PVC 状态,漆基能完全润湿颜填料。
    ⑵内用涂料或底漆, PVC > CPVC ,即Δ =PVC/CPVC > 1 ,此时漆基量太少,不足以润湿颜料,处于高 PVC 状态。
    ⑶ P V C = C P V C ,即Δ = P V C / C P V C = 1 时,密度、拉伸强度、附着力达到最高点,遮盖力效率和掠角光泽( 85 °)达到最低点。
   

涂料品种和 PVC/CPVC 的一般对应关系如图 1
涂料品种和 PVC/CPVC 的一般对应关系如图 1 所示。
3 具体应用
    在 EXCEL PVC 工作簿中建立数据处理系统、数据库源文件,即工作表 sheet1 、 sheet2 。
    3.1 数据处理系统
   位于 PVC 工作簿中工作表 sheet1 ,以某一配方含有 7 种颜、填料及 6 种成膜物为例,建立如下页所示工作区:

工作区

(1) 公式输入:分别从“一”到“十八”处输入如下公式:
一: =IF(B2="","",VLOOKUP(B2, Sheet2!A:J,3,FALSE))
二: =IF(B2="","",VLOOKUP(B2, Sheet2!A:J,4,FALSE))
三: =IF(OR(E2="",C2=""),"",C2/E2)
四: =IF(OR(C2="",F2=""),"",C2*F2/0.93/100)
五: =IF(B2="","",VLOOKUP(B2, Sheet2!A:J,6,FALSE))
六: =IF(OR(I2="",C2=""),"",I2*C2/1000)
七: =IF(SUM(C2:C7)=0,"",SUM(C2:C7))
八: =IF(SUM(G2:G7)=0,"",SUM(G2:G7))
十: =IF(B9="","",VLOOKUP(B9,Sheet2!A:J,2,FALSE))
十一: =IF(B9="","",VLOOKUP(B9,Sheet2!A:J,3,FALSE))
十二 : =IF(OR(E9="",E9=0),"",C9*D9/E9/100)
十三: =IF(SUM(C9:C14)=0,"" ,SUM(C9:C14))
十四: =IF(SUM(G9:G14)=0,"",SUM(G9:G14))
十五: =IF(SUM(J2:J14)=0,"",SUM(J2:J14))
十六: =IF(OR(G8="",G15=""),"",G8/(G8+G15))
十七: =IF(OR(G8="",H8=""),"",G8/(G8+H8))
十八: =IF(OR(B16="",B17=""),"",B16/B17)
    (2) 公式复制:
    从一、二、三、四、五、六、十、十一、十二处输入公式后,单击该单元格,用 EXCEL 拖拽复制法分别拖拽复制至 E7 、 F7 、 G7 、 H7 、 I14 、 J14 、 D14 、 E14 、 G14 (其中 I8 、 J8 处的公式应删除)即可完成公式复制。
    公式输入及复制完成后,仅在 A 、 B 两栏人工输入原材料编码与配方量,则其他输入公式处自动显示数值,不需要显示的列,可将其隐藏。同时可根据显示出的 PVC 和 CPVC 值及比值,用试差法调整配方量,获得理想的配方。
3.2 源文件
    文件位于 PVC 工作簿中工作表 sheet2 ,建立如下工作区:

工作区
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    据库系统,即输入树脂、填料、颜料的性能指标(如树脂是乳液,则须输入其干膜密度)。
     3.3 应用
    (1) 首先根据产品用途确定树脂种类及颜、填料类型(此时各种原材料的性能数据已输入到数据库中)。
     (2) 把原材料编码、假定的添加量输入数据处理系统中,即会得到 P V C 、 C P V C 、 P V C / C P V C 的值。
    (3) 通过调整树脂及颜、填料的加入量可以得到合适的 P V C /CPVC 的值及产品的大约成本。
    4 结 语
    本系统的应用,主要是以方便快捷为目的,特别适用于配方调整及新配方设计,在拟定实验计划时,通过首先计算 PVC/CPVC 的值来推测实验结果,可以大大降低实验量,可以用于水性及溶剂型配方体系。
  用于光泽涂料的配方设计时,可根据 PVC/CPVC 的值准确地判断出光泽的数值;用于平光涂料配方的设计时,可以根据 PVC/CPVC 的值较准确地判断出耐擦洗性的数值;用于特种涂料,比如导静电涂料,由于其导电率可以准确地反映为 PVC 的数值,故可以根据预期设定的导电率值迅速地获得配方。总之,应用颜料及临界颜料体积浓度的概念设计配方,同时配合使用 EXCEL 数据库,可以使配方设计更迅速、更准确;同时可更方便地进行成本控制,使配方设计系统化、理论化、规范化,更易于控制。
  
颗粒的概念
   颗粒的大小主要用其在空间范围所占据的线性尺寸来表示,球形颗粒的直径我们通常叫粒径,现在我们都习惯用球形颗粒的直径来表示大多数不规则颗粒的直径。
  (1)  粒径的定义
     化工计算中粒径的定义很复杂,现在我们实际运用主要以粒径分布来衡量粉体的大小。
现在测量颗粒粒径大小的方法主要有筛分法,激光法等。
     筛分法用于粒度分布的测量有很长时间了,筛分机分为电磁振动和音波振动两种.现在我们在实际使用中,粒径大小一般采用筛网上的目数来表示,即目数是指1英寸长度上孔眼的数目。例如:在1英寸(25.41mm)距离内的经线(或:纬线)有800条(分别用800条经线和800条纬线编制成1平方英寸的网,有640000个网孔),就是800目。
  (2)  颗粒的形状
颗粒的形状是指一个颗粒的轮廓或表面上各点所构成的图像,由于颗粒的形状千差万别,所以对颗粒的许多性质都有影响,特别是超细粉体的形状。例如比表面积,分散性,吸油率,表面的化学活性等。现在我们所使用的粉体形状大致有球状,片状,粒状,针状,棒状等,在使用过程中大多数技术人员主要考虑粉体的吸油量,密度,分散性以及比表面积等指标,实际上粉体的堆积密度也是我们要着重考虑的问题之一,因为粉体的物理密度和目数不一样,所形成的堆积密度也不一样。
(3)细度:
有两种表示方法,目数和粒径.目数是指1英寸长度上孔眼的数目.对应关系如下:
         目数     粒径(微米)     目数      粒径       目数       粒径      
5 3900           140        104        900        15
10 2000           150        88         1100       13
16 1190           170       (89)        1300       11  
20 840            180        77         1600       10
25 710            200        74         1800       8
30 590            230        61         2000       6.5                          
35      500            250       (60)        2500       5.5
    40      420            270        53         3000       5
          45      350            300       (45)        3500       4.5
          50      297            325        44         4000       3.4
          60      250            350        42         5000       2.7
70      261            400        38         6000       2.5
          80      178            460        30         7000       1.25  
          90      170            540        26      
          100     150            650        21
          120     125            800        19   

二) 粉体的遮盖力:   
(1) 遮盖力
是指当涂料在一件物体表面涂装时,涂料中的颜料能遮盖住被涂物表面底色的能力,使被涂物的底色不能再通过涂料而显露出来。
     遮盖力的表示方法是指每平方厘米被涂物的表面积,在达到完全遮盖时,需用涂料的最低用量。即:
                       颜料的质量(g)
                    遮盖力===------------------
                              被涂物的面积(CM2)  
(2) 常见颜料的相对遮盖力:
        金红石钛白     100          锐钛      78       硫酸锌     38  
立德粉         18          氧化锌    14      三氧化二锑   14   
碳酸铝         10  
  
三) 粉体的折射率.
(1) 绝对折射率
是指光从真空射入介质发生折射时,入射角i与折射角r的正弦之比n叫做介质的“绝对折射率”,简称“折射率”。也就是光从一个角度进去从另一个角度出来时,产生的光的折射。因为光具有这种折射的性质,所以在任何一个介质中都会产生一种折射,而介质不一样,产生折射的角度是不一样的,也就是折射率不一样,我们也就是引用光的这种折射原理,做成各种各样遮盖力不同的涂料。
  (2)  涂料中粉体的折射率
我们在生产涂料时,采用不同的粉体会产生不同的遮盖力,而涂料的遮盖力是各种粉体和介质(即水和树脂)的折射率的一种组合,当粉料和介质之间折射率之差变大时,涂料的遮盖力就强,反之遮盖就差,当两者的折射率相同时,涂膜即呈现透明状。
下面是各种物质的折射率:
  金红石         2.71        锐钛          2.55       硫化锌     2.37   
氧化锌         2.02        立德粉        1.84       硅酸镁     1.65   
陶土(白土)     1.65     重晶石(硫酸钡)     1.64       碳酸钙    1.63  
二氧化硅    1.41-1.49       硅藻土        1.45        滑石      1.49        
水            1.33         空气         1.00        树脂      1.55   
云母         1.58        
      粉体的遮盖力主要决定于它的折射率的大小,一般成膜物质的折射率是1.5左右,粉料的折射率越高遮盖力越好,折射率在1.7以下的我们通常叫填料(或体质颜料).它有利于遮盖力的提高,当加量多时,涂膜里面填料粒子周围可能形成极细小的空气空隙,从而提高遮盖力.如:轻质碳酸钙浆料湿的遮盖力很差(因碳酸钙的折射率是1.58,水的折射率是1.33,它们相差不大),但干以后,在轻质碳酸钙周围有水变为空气,折射率之差变大(碳酸钙的折射率是1.58,水的折射率是1.0),所以遮盖力提高.又如:当成膜物质含量大时,湿的遮盖力比干的遮盖力好,因湿的时候粉料周围是水,干了以后粉料周围由水变成了树脂,折射率由1.33变到1.5,粉料与树脂的折射率之差变小了,所以遮盖力变差了.这就是我们采用轻钙以后涂膜干遮盖变好的原因。因此,我们在做涂料的同时,一定要知道粉体的一些基本性质。
四)粉体的密度
(1) 粉体的物理密度和堆积密度
     通常我们在使用各种粉体的时候,一般都要考虑粉体的密度,实际上粉体的物理密度在使用中不是很重要,一般不予考虑。而粉体的堆积密度在粉体的使用中占有很重要的位置,大家一定要了解,因为各种粉体的堆积密度不一样,涂膜的吸水率和比表面积不一样,涂膜由此而产生的空隙率也不一样,直接影响到涂料的使用性能。测定堆积密度时用堆积密度测定仪来测试。
     粉体的堆积密度主要因粉体的粒径大小或目数不一样而不同,堆积密度又可分为松散堆积密度和振实堆积密度。振实堆积密度包括颗粒内外孔及颗粒间空隙的经振实的颗粒堆积体的平均密度。我们在实际应用中,虽然涂膜没有经过设备振实,但在生产中经过搅拌机的高速搅拌和各种助剂的使用,涂膜干燥后密实度应该还可以,所以最好以振实密度来计算。
(2) 下面是堆积密度的大致计算方法:
      堆积密度是指粉料在自然堆积状态下,所具有的质量。
      密度ρ=质量M/体积V
      体积V=真实体积V1+(空隙V2+空气V3)
从上述可以看出粉体除了真实物理密度外,因为空气和粉体间空隙率的原因,形成了具有一定结构孔隙度的堆积密度。粉体越细粉体间空隙率越大,形成的粉体体积越大,所以其堆积密度越小。
(3) 堆积密度的大小和涂膜遮盖的关系:
当涂料中所用粉体的堆积密度越小,所用粉体的体积越大,因粉体间水分挥发后形成的涂膜孔隙率越大,所以涂膜干遮盖越强。同时,粉体的体积大,吸油量也越高,对涂膜的耐候性和耐擦洗等等一切性能也有影响。
所以综合粉体的各种性能,合理运用各种粉体的特点,才能很好地降低涂料生产成本,提高涂料的应用性能。


五) 粉体的等电点
涂料技术是一个很复杂的掺和有物理化学等学科的专业技术,涂料生产中涉及到很多的物理化学学科的专业知识,粉体等电点的运用就是这一学科的典型体现。在一些专业技术书籍中,已经很专业地介绍了粉体在分散过程中的一些理论知识,但没有很系统地叙述分散性的好坏与粉体等电点的关系。
一般情况下,在与水或水溶液接触的绝大多数固体表面上会产生某种电荷,这些电荷量有大有小,但这些电荷几乎总是存在。电荷一般情况会在粉体表面呈现出一种定向的分布,电荷在粉体的剪切面(或垂直于粉体表面的面)上的分布,我们称之为ξ-电位。粉体表面因为电荷的存在,会显示出各种性质,所以当体系中PH值的变化就会直接影响到粉体表面电荷的性质。在实际应用中,分散剂的分散原理也就是基于粉体表面离子电荷的排斥。
(1)  物质表面的等电点:
物质表面电荷的性质在很多情况下和体系中的PH值有关系,当体系在某一个PH值时,粉体表面的电荷即ξ-电位为零,我们称之这时的PH值为粉体的等电点。也就是说,当粉体处于等电点时,表面电荷为零。各种粉体的表面结构和粉体的种类决定着这种粉体的等电点。例如:二氧化钛在经过表面处理时,表面的SiO2 涂层会降低二氧化钛的等电点;而处于A2O3包膜的涂层就会增加二氧化钛的等电点。
粉体颗粒上的表面电荷是由吸附于颗粒表面的一些物质的官能团的离解或从周围液态介质中吸附一些反离子所致。粉体颗粒上产生表面电荷后,在其周围介质里面就会吸附一些反号离子形成电化学双电层结构,在一些高介电常数的液体(如水)中,双电层结构可以形成很稳定的体系。
(2)  一些粉体表面的等电点:
TiO2 (金红石型钛白)             4.7      TiO2 (锐钛)                6.2
Sb2O (五氧化二锑)               0.3      SiO2 (石英)              2.2
Al2O3•2SiO2•(OH)4 (高岭土)  4.8      Fe2O3(氧化铁)            5.2      
Cr2O3 (铬绿)                   7.0      SnO 2(锡石)             4.5
CaCO3(方解石)                 9.5      BaSO4(硫酸钡)            6.7
SiO2 (硅胶)                   1.8       Ai(OH)3(水合氧化铝)   5.0
ZnO (氧化锌)                    9.0       Al2O3(刚玉)             9.0
      MgO(氧化镁)                   12.0              
六) 粉体的吸油量
吸油量通常以100g颜料所需亚麻油的质量表示.(%或g/100g).即指每100g颜料,在达到完全润湿时需要用油的最低用量。
                    OA =  亚麻油量/100g颜料
影响粉体吸油量的因素很多,如其结构的密实性.同时还与其表面形态,细度等有关.颜料的粒子越细,表面积越大,分布越窄,吸油量越高。圆柱型的比针状吸油量高,而针状粒子的吸油量比球状粒子要高,因它们之间的空隙率较大.另外,吸油量还和粉体的比重有很大的关系,比重越大的粉体,一般吸油量越低。
(1) 吸油量的测定方式:
    在100g的颜料中,把亚麻油一滴滴加入,并随时用刮刀混合,刚开始加入油时,颜料仍处在松散状态,随着亚麻油的连续加入,最后可使全部颜料粘结在一起成球形,若继续再加油,体系就会变稀,此时所用的亚麻油量即为这种颜料的吸油量。
吸油量在实际运用中,主要是估计粉体对树脂的吸附量的多少,即涂料中颜料和树脂的体积浓度(PVC),所以粉体吸油量的大小对涂膜的性能影响较大,同时对涂料的生产时的黏度影响也较大.在涂膜干燥过程中,树脂不仅要完全包覆在粉料表面,还要填充在粒子间的空隙,当粉体吸油量大的时候,就需要更多的树脂来完成这些功能,所以粉体的吸油量是影响涂膜很重要的一个因素。
(2) 各种粉体的吸油量:
  粉料名称           化学组成           密度(g/cm3)        吸油量(%)
  金红石钛白         SiO2                4.2               16-21
  锐钛钛白           SiO2                3.84               22-26
  氧化锌             ZnO                 5.6               18-20
  立德粉            ZnS•BaSO4          4.1-4.3            11-14
重晶石粉            BaSO4               4.47             6-12      
沉淀硫酸钡          BaSO4                  4.35             10-15   
重体碳酸钙          CaCO3             2.71-2.9            13-21   
轻体碳酸钙          CaCO3             2.71-2.9            30-60   
滑石粉         3MgO•4SiO2•H2O           2.85            22-57      
高岭土(天然) A2O3•2SiO2•2H2O         2.58-2.62          50-60
瓷土(煅烧)                            2.5-2.63           27-48
    云母粉         K2O•3A2O3•6SiO2•2H2O     2.76-3           65-72  
白碳黑                SiO2               2.0-2.2          100-300  
硅灰石               CaSiO3              2.75-3.1         18-30   
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发表于 2014-3-26 09:19:13 | 只看该作者
楼上的好,全面
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发表于 2014-3-27 09:09:48 | 只看该作者
煅烧和天然高岭土吸油值弄反了。
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发表于 2014-3-27 10:42:27 | 只看该作者
填料堆积密度,与涂膜干遮盖力的关系,应该以CPVC点为临界。当 PVC 小于 CPVC 时,涂膜几乎不存在干遮盖力;只有在 PVC 大于 CPVC ,干遮盖力才会表现出来。
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