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。
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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。