关于无机颜料的配方与研磨工艺设计

yupn

汽车漆所用无机颜料大致有几类：
钛白粉，铁红/铁黄（常规非纳米品种），钼铬红（PR104），铬黄（PY34，包括桔铬黄，深铬黄，中铬黄，浅铬黄等），钒酸铋（PY184），群青等
大部分无机颜料存在过磨现象，过磨后，耐光耐候性下降，颜色彩度下降，甚至有的颜料磨成“两种”颜色（单颜料色浆居然会出现浮色），已知可发生过磨的颜料有，钛白，铁红/铁黄，钼铬红，铬黄，群青因用量少未试验过。
钛白发生过度研磨，白度下降，耐候性下降，更易粉化
铁红过磨，遮盖力升高，颜色变深彩度下降，更偏紫，严重的可磨成两种颜色，耐候性基本没影响（也许尚未发现）
铁黄过磨，遮盖力略高，颜色有轻微影响，彩度略下降，耐候性基本没影响（也许尚未发现）
钼铬红过磨，遮盖力升高，颜色偏黄（未过磨的更偏红），彩度下降，变成两种颜色，耐候性会显著下降
铬黄过磨，遮盖力颜色变化不大，但耐候性会显著下降
*过磨对颜料影响，无机颜料有表面处理，过度研磨会造成对表面处理的破坏，甚至把本来高耐候级的颜料磨成低耐候级的颜料。
*过磨原因，配方设计与研磨工艺。
配方设计时，研磨基粘度尽量略低，方便物料快速进出砂磨机，以提供高流速；
研磨工艺设计，因研磨基进出砂磨机存在“保留时间分布”，只有颜料粒子在砂磨机中保留时间恰到好处，才能提供最佳分散，如“保留时间分布”过宽，则有的颜料粒子“保留时间”小，细度不够，有的颜料粒子“保留时间”过长过度研磨了。要“保留时间分布”变窄，就必须尽量保持高流速，而高流速需要较低的研磨基粘度；另外流速过低，保留时间过长的，易导致研磨基料温度过高，如砂磨机内温度过高的话，颜料粒子长时间在高温下研磨，更易发生过度研磨。
对无机颜颜料研磨，在达到要求前提下，研磨时间越少越好，比如有的厂将钛白粉等细度控制5um以下，认为细度低了，肯定会更好，其实不必要，恰到好处为宜，比如10um以下即可，甚至15um以下，控制得好的话，除了细度略高，其它使用性能没有影响，不切实际地一味要求过细会带来别的问题！

tank

群青一般细度不是很好下来所以一般研磨遍数相对多一些------遇到过一个例子：本来是耐酸级的群青研磨以后耐酸性变很差
不知道楼主关于钛白的数据时建立在什么牌号上的？相对而言，钛白的表面包裹技术在无机颜料方面应该是最成熟的了。。。
铬黄、铬红可能不仅仅是过研磨的问题，因为很多时候正常研磨的状态下都会有一些罐内的浮色现象，包括铁系颜料。。。

yupn

浮色，本人的理解是表面色与内部色不一致；还有分色的，混合颜料色浆有时上下层颜色不一样。
对无机颜料的单颜料色浆出现浮色还是分色，应该基本可确定是过磨引起，没有过磨的分散好的基本不会有浮色分色现象。比如钼铬红很容易浮色或分色，过磨的单色浆里会有比较鲜艳的红色和偏黄的橙两种颜色，磨得好的没有这种现象，比如试验室小机器研磨一般不会过磨，比车间更红更鲜艳。
钛白粉确有过磨现象，但本人没对此详细做过对比试验，只是在与其它同行交流时，他人做过此类试验。不过尽管如此，上面的思路，对保持白漆白度仍然有效，纯粹采用分散法做白漆的很难保证细度/雾影等的稳定性，白漆采用研磨，除与机器品质有关外，则与研磨流量和保留时间关系很大。

tank

我们的实验室一般采用快手（红魔鬼）作为工具，相对而言他的剪切力是比较小的，在这样的情况下也很容易观察到钼铬红（菊池、第一色素等）或者铁系颜料（拜耳乐）的分色现象，因此我不太认同这是因为过磨引起-----一直以为这是他的工艺局限带入的产品特性/:^_^/:^_^----至于钛白，目前市面上所有的进口钛白应该说都具有非常优异的分散性很容易就到了10um或者5um以下所以没有研究过过磨的问题/:^$^/:^$^

yupn

/:^O^也许俺话说的太绝对，互相学习/:good
这里浮色与分色是指单一颜料浆，没有冲其它任何颜色；
另外，也许与颜料选择有关，如拜耳乐的氧化铁棕就很容易分色；
尽管如此，注意一下分散与研磨方法，仍可尽可能减少甚至避免分色与浮色

tank

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呵呵！我说的分色也是指的单一色浆-----尤其是高温储存以后更容易观察到，铁棕本来就应该是混拼出来的所以应该不在此之列-------铬黄包括钼铬红一般都会有从浅到深的各种色相其实生产工艺并无太大的差异，因此我考虑在它的制造过程不可能精确地控制某个产物的转化就非常完全，应该也有不同产物的一些混合，比如浅铬黄就是醋酸铅和硫酸铅的混合一般随着硫酸铅含量的变化色相发生变化（钼铬红的分色通常会表现得更加显著一些）-----所以我想楼主观察的色相变化有随着研磨程度加剧展色性发生变化的因素，当然包膜技术不过关的产品肯定也会有破坏------铬系颜料方面稳定性最好的应该还是汽巴的康纳系列，他的颜料处理技术应该也在首屈一指的行列（当然现在停产了），其它的有菊池、Capella、还有什么第一色素、HCA等等所以我考虑实验结论的来源应该更广泛一些可能更加有说服力，比如钛白，如果我在DUPONT的产品上观察到过磨那就基本上不用怀疑他肯定就是那个样子了/:^$^/:^$^不是挑刺，只是有些疑问说出来大家探讨一下-----多多交流，嘿，榴莲那家伙也不知跑哪去了。。。/:luzzy/:luzzy

yupn

LS客气了，“挑刺”没什么不好，提出异议是好事，道理不辨不明，什么事都没有绝对，技术也没有止境，越是深入，问题越多，正常！
榴莲童鞋对有机颜料分散蛮强，但对无机颜料，特别是与生产设备及工艺相关的东西/:Q难说
/:&apos汽车漆版块似乎太冷清了，有时一天还挂零！找点事出来说说/:^O^

tank

是有点冷清/:(Zz...)/:(Zz...)
目前也还有些短板，大多数的版主强于修补漆领域包括我自己也只是了解一点摩托车漆，原厂漆方面基本上没有什么讨论，只能是顺其自然了/:?/:?

金烛光

学习了。只是有个问题，比如说我有一个颜料，比较难研磨，需要很长时间才能达到要求的细度，那么是否达到要求的时候已经研磨过度了？

yupn

一个颜料比较难磨，除了树脂分散剂选择及用量，还应注意研磨基料粘度设计，一般卧式砂磨属“撞击式”研磨设备，需要较低粘度，粘度高了，珠子速度起不来，会明显影响研磨效率。
另外，对细度的理解，本人认为细度只能算外在的表征，并不是直接的涂膜性能，由于生产中诸多原因，细度分布过宽，绝大部份粒子达到要求，可能会有极少数粒子因死角等原因达不到细度，而细度板给出的细度值正是这极少数“害群之马”，而不是那绝大多数或者平均值。其实对涂膜性能而言，如白漆需要的是好的白度/遮盖力/低雾影值/高鲜映性/高消色力/高光泽等，而不是细度本身，有时细度这个外在表征不一定跟漆膜性能有必然相关性

john94

yupn 发表于 2010-11-11 19:18
一个颜料比较难磨，除了树脂分散剂选择及用量，还应注意研磨基料粘度设计，一般卧式砂磨属“撞击式”研磨设 ...

同意版主，但目前生产上也只能通过细度来控制研磨程度，这最易实现了

wyj7506

关于单一颜料出现的分色：
颜料有粒径分布问题，结晶不同导致的表面活性点多少不同，不同程度的溶解问题，还有颜料合金（通过生产工艺将两种化学结构很接近担忧不同的颜料进行共结晶）等。所以单一颜料出现上层会有很少量的与底层颜色不同的现象也属正常，当然这里还有研磨过程中导致的金属屑，一般呈现灰黑色。
细粒径的表面活性点比例相对高，但更容易吸附聚合物，特别是某些分散剂以降低表面能，同时细粒径的溶解度相对更大些，虽说颜料在一般意义上是“不溶解”的，在就有粒径小到一定程度时导致的光学现象变得复杂起来，会引起色相变化的瑞利散射变得重要起来。颜料合金中的两种颜料一种更以分散些（基本都是如此），表面能也不一样。还有表面处理引入的一些无机类材料，从其本身性质上讲也有自己特有的“颜色”，所有这些都是内因。
关于研磨程度不同时的色相变化：
通常粒径更细的铁红更偏黄相，粒径粗的更偏紫相，钛白则是细的更偏蓝所以更白。这些是从更单一更纯的颜料进行光学相关分析的结论，实际上可能影响因素更多。另外请对比用三辊磨和用砂磨的效果会相差不少。这个除了外界杂质外，还有颜料形状的变化/不同。
过研磨必然导致耐候性能的下降，色相的偏移，对分散剂要求更多，遮盖力对于无机颜料通常更好，因为即便过磨粒径也不会小到比光波波长还要小，当然这与品种及加工技术有关，而对于有机则同明星更好，着色力会上升，等等变化。
颜料的细度到底多少为宜要看实际需要：
通常细度对漆膜的影响主要反映在光泽，粗糙度，手感，雾影/鲜映性，色相，浮色发花程度不同等，另外影响粘度，储存稳定性，化学耐性等指标。通常以不影响或者满足相应指标为宜，过磨也会造成过高的能耗等，出力不讨好。

榴连

关于这个问题，我有一个设想，但不知道对不对，希望大家探讨：

无机颜料的原生粒径（碳黑除外），通常来讲在0.1微米—1微米之间。下图是Evonik的资料：

我曾经探讨过这个问题，关于粒径和分散剂的关系，曾经写在我日志里：

http://home.coatu.com/home-space-uid-6959-do-blog-id-2007.html

理想状况是，分散到原生粒径，并且维持稳定的状态，这样所得到的色浆从理论上来讲应该具有最高的着色力和最高的色相饱和度。

但是，这是一种理想状况。现实都是不理想的！ ：）

实际上，颜料最终分散得到的结构还是聚集体的结构，几个、几十个甚至几百个原生粒径的粒子附集在一起，形成了最终的色浆。

原生粒径通过普通的研磨分散的方法，甚至是采用超声研磨的方法，其能量都是无法打破原生粒径的。从这种意义上来说，过研磨是不可能发生的。

而yupn所讲的现象，又在现实中实际存在。那么，这是什么原因造成的呢？

1、
象铁棕这种，本身就是混合物，研磨时产生浮色发花，本身就可以理解。实际上，有些橙色颜料也是如此。例如CIBA的艳佳鲜橙2037。其实钼铬橙、铅铬黄也是混合物，其混合物的组成不同，从而造成的颜色从黄绿色到红黄色。不同结构的东西对分散剂的吸附能力不同，单一颜料产生浮色的可能性不是没有。

2、
普通的涂料配方中，分散剂的加量通常不会太多。当过量研磨时，粒子被暂时打开，有一些被分散剂很好地包覆；而有一些则没有很好地包覆住，这样就产生了絮凝。絮凝后的粒子由于颗粒变大，比重增加，就更加容易沉降。而粒子变大后对光线产生折射和衍射的能力就不同，颜色与未产生絮凝的粒子自然就不同。这样单一颜料产生浮色的可能性也是存在的。只是并不常见。

3、
研磨过程中，过分散时，玻璃珠同时会和设备内壁碰撞，少量铁屑或氧化铁屑会从设备上剥离下来，造成颜色变暗。尤其是钛白粉，通常是越研磨越黑。但我们用玻璃瓶测试时，结果却与大生产有差异。

4、
另外，我有一个大胆的设想，只是不知道对不对，希望能有专家来指正：很多无机颜料尤其是铅铬黄、钼铬检等，都有是表面处理的。这种包膜处理能够增加耐候性、耐碱性，增强颜料的分散剂和稳定性等。但是，这种包膜处理也并不是针对的原生粒径，而是针对的附聚体或齐聚体。当过分散时，这种附聚体的结构被打散（这还是有可能的），这就造成分散后的一些粒子没有包膜。这就是为什么有些过分散的粒子容易造成耐碱性、耐候性等问题的原因。如下图所示（红色是颜料粒子，绿色是表面处理层）。当然，这只是个人见解。

tank

这就是游击队和正规军的差异-----有理有据，还有漂亮的图片/:dance/:dance

yupn

john94 发表于 2010-11-13 14:20
同意版主，但目前生产上也只能通过细度来控制研磨程度，这最易实现了

生产中并不是没有办法加以控制，除了控制细度外，还应注意遮盖力/彩度（白度/黑度）/着色力等，仅控制细度的话，对高性能涂料是远不够的。在试验中可以采用榴莲提供的方法如指研/淋涂等进行分散性测试，然后在生产以试验室样为参考标准，或者以第一批做指研/淋涂测试，通过的话，以后每批控制着色力/彩度等

wyj7506

其实过研磨是一个相对的概念：任何一种颜料被用到特定的体系和场合，都必须满足特定的要求，具体的就是特定的指标，所谓过就是超过了最佳状态/指标/性能。但这些指标有些对研磨或细度的要求是同一的，有些则是矛盾的。有些颜料特别是色淀类，其主体结构同染料是相同的，但是染料以分子级存在，这样耐候，耐热，耐化学品性，遮盖力等等不理想，所以会在此基础上引入特定化学基团并进行色淀化从而变成颜料。
单纯从耐候耐碱性等性能来讲，没有研磨的肯定会比研磨的哪怕没有过研磨的都要好，因为如果颜料没有表面处理，磨得越细则表面裸露的越多，相对活性面积/点就越多，而通过惰性材料包膜处理的这方面的对比变化就更明显些。另外惰性材料的惰性也是相对的概念。
这个话题引伸出一个观点：选择材料或加工材料不必越贵越好或者越细越好，这样都不会达到最佳的性价比。

lanlang001

这里讨论的过磨是否可以理解为细度过小？当然对于便面处理过的来说，也许包腹膜会破坏，从而影响其相应的性能，但对于表面无处理的颜填料来说，应当是细度越低，各项性能越好？

榴连

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某种程度上来说,应该是这样的.
例如有机颜料,通常研磨得越细,漆膜的光泽越高,着色力越高,颜色的彩度也越高.无机颜料研磨得越细(常规的无机颜料),通常在一定范围内遮盖力会越好,着色力会越高.

然而,磨得越细,对分散剂的要求也越高.假设粒子是正方形的,粒径减少一倍,比表面积也会增加一倍,需要的分散剂也增加一倍.并且粒子越细,运动的速度\碰撞的机会都会产生差异,体系如果没有稳定好,也会更加容易絮凝.

tank

我也有个疑问关于氧化铁颜料-----通常氧化铁红比较容易分散，分散剂的加入量比较少就可以达到比较好的状态，但铁黄和铁黑就比较麻烦，而且经常会遇到后增稠的问题，加大分散加量会有改善但很难根治-----这里就是指的普通氧化铁颜料。。。/:^$^

yupn

从来没觉得普通铁黄难磨或增稠过。
可能是配方设计的问题，费话！可能颜料设计量太高，个人认为，有些修补漆公司的氧化铁黄配方设计量30多个百分点，铁黄虽然便宜，不会造成成本问题，但考虑使用者的使用习惯，这个东东不大会有人采用纯色或以此为主色的，这种乌不溜秋的颜色，多半用于调色，特别是浅色如驼色/浅白色/中灰/草绿等，铁黄太浓了反而不好调色，配方不准，容易加多。我的配方设计量不会超过15%，没人抱怨过遮盖力问题，即使是纯色也不会遮盖力不足，也没有增稠的问题，且粘度低好研磨，彩度遮盖力都容易出来。