水性无树脂色浆体系的研究与制备
第４１卷第１期２０１１年１月
涂料工业
ＰＡＩＮＴ＆ＣＯＡＴＩＮＧＳＩＮＤＵＳＴＲＹ
Ｖ０１．４１Ｎｏ．１
Ｊａｎ．２０１１
水性无树脂色浆体系的研究与制备
孙顺杰１，湛江洪２，赵春艳１，刘
莹１
（１．广东龙湖科技有限公司北京技术中心，
北京１０００７６；２．金隅集团北京纳美科技发展有限公司，北京１０００９６）
摘要：相对于含树脂的色浆体系，无树脂色浆体系具有通用性强等特点。文章讨论了水性无树脂色浆制备过程
中的影响因素，如颜料、分散剂、消泡剂以及流变剂等，其中在制备有机色浆过程中，超分散剂具有分散性好、稳定性强
等特点；确定了无机和有机通用色浆的配方。采用高速分散、研磨等工艺，制备出贮存稳定、相容性良好以及环保的水性色浆，通过ＳＥＭ观察了色浆的分散状态，测试了其基本性能，如细度、耐化学性等。讨论了色浆的评价方法和色浆在涂料中的应用。
关键词：水性色浆；无树脂色浆；配方；性能；评价方法中图分类号：ＴＱ
６３０．４
文献标识码：Ａ文章编号：０２５３—４３１２（２０１１）０１－００３３一０５
ＳｔｕｄｙａｎｄＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆ
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随着乳胶漆应用的日益广泛，水性色浆的制备和研究也
一直广受关注。色浆的生产、使用足一个复杂的过程，除了要考虑色浆本身的性能，还需综合考虑色浆与涂料的相容性、生产工艺等。调色完成后，庇评价色漆的颜色准确性、色浆添加量、色漆性能、成本以及环保性等各种因素。因而色浆的制备与应用涉及面较广，需要系统地研究。
类齐全、鲜艳度好，但一般价格较高，不易分散，主要品种有偶氮颜料、酞菁颜料等。
从使用方便性考虑，色浆种类越多越好，调色实现起来更容易。但考虑材料采购、库存和生产工艺，色浆的种类越少越好。综合以上因素，一般来讲基础的色浆体系应该包括以下８种核心色浆：钛白ＰＷ６、铁黄ＰＹ４２、铁红ＰＲｌ０１、炭黑ＰＢＫ７、有机黄ＰＹ７４、有机红ＰＲｌｌ２、酞菁蓝ＰＢｌ５：ａｎ酞菁绿ＰＧ７…。为了方便和特殊
水性色浆体系的影响因素
１．１颜料的选择
色浆的主要性能取决于其使用的颜料性能和含黾。按照化学成分，通常将颜料分为正机颜料和有机颜料。无机颜料耐光性、耐候性好，容易分散，但通常色度偏暗，品种较少，主要包括氧化铁颜料、珠光颜料以及金属颜料等。有机颜料种
应用，还可增加铁黑ＰＢＫｌｌ、大红ＰＲ２５４、橙色Ｐ０３６、永固紫ＰＶ２３等。颜料的选择应综合考虑产品性能，如细度、吸油鼍、耐光性、
耐候性、耐化学嘲毙以及分散性、批次稳定性等因素。
１．２无树脂色浆体系
目前色浆的生产大体可分为有树脂和无树脂２种体系。早期考虑色浆的贮存性能等因素，工厂大多采用有树脂体系
作者简介：孙顺杰（１９７７一），男，工程师，主要从事建筑涂料、保温砂浆的研究。
生产。近年来随着各种添加剂特别是超分散剂技术的发展，色浆的生产越来越多采用无树脂体系。
相对于有树脂体系，无树脂体系色浆具有较多优势。首先通用性更强，由于树脂性能的局限，有树脂体系色浆在使用上受到一定局限，有时甚至会因为兼容性而无法使用，而无树脂体系应用更加广泛，适用于绝大多数涂料体系。其次，无树脂体系色浆通常浓度更高，具有更好的性价比。另外在生产工艺上也更适合研磨工艺，能制备浓度更高、细度更细的产品Ｂ１。
２
的流动性，便于使用，环保性优异，不会对健康造成危害¨１。
实验
２．１水性无树脂色浆的制备
２．１．１
原材料和实验仪器
颜料：二氧化钛ＣＲ一８２８：美国科美基公司；氧化铁系列颜料：铁红Ｂａｙｆｅｒｒｏｘ４１００，铁黄Ｂａｙｆｅｒｒｏｘ４９１０，铁黑Ｂａｆｌｅｒｒｏｘ
１．３分散剂的选择
颜料的分散是色浆，圭产的关键，每种颜料都有相应的ＨＬＢ值（亲水亲油平衡值），选择分散剂的关键足选择与颜料ＨＬＢ值相匹配的分散剂ｐＪ。由于颜料特别是有机颜料特殊的表面性能，传统的润湿分散剂对某些有机颜料的分散效果不是很理想甚至很差，主要是由于分散剂分子中亲水基团对极性较低的颜料颗粒表面结合力不强，容易脱离，导致颜料粒子重新絮凝；同时亲油基团不具备足够的碳链长度，不能产生足够的空间位阻效应，因此不能使颜料分散体系稳定存在。这种情况下，选择超分散剂是比较有效的方法。
超分散剂的分子结构主要分为２个部分，其中一部分为锚式
４３３０，铁棕Ｂａ如ｒｒｏｘ
４６１０，德国朗盛公司；有机颜料：有机黄
ＣｉｂａＧＳ，有机红Ｃｉｂａ３ＲＳ，瑞士汽巴公司；酞菁蓝ＬＴ０７２Ｄ，酞
菁绿Ｌ８６０５，有机橙２９３０ＨＤ，德国巴斯夫公司；永固紫ＢＬ：科莱恩公司；炭黑Ｃ一３ｌｌ：上海焦化公司。
分散剂：ＥＦＫＡ４５６０：汽巴公司；Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ＠￥２７０００、Ｓ１２０００：ＩＣＩ公司；Ｈｙｄｒａｐａｌａｔ＠３２７５：海川公司；消泡剂：ＢＹＫ０２４，毕克公司；Ａ１０：海川公司。防沉剂：Ｏｐｔｉｇｅｌ＠ＷＡ，美国洛克伍德公司。标准白色外墙乳胶漆：自制。
实验测试仪器：研磨机：耐驰公司ＭＩＮｌｚＥＴＡ；三辊研磨机：江阴精细化工机械公司；刮板细度计、高速分散机、线棒涂布器：上海现代仪器公司；色差仪：美能达公司Ｄ２６００型；扫描电镜：Ｅｔ本岛津公司；电子天平：赛多利斯公司。
基团，常见的有：一ＮＲ２、一Ｎ＋嗽、一ｃ００Ｈ、一ｃ００一和一Ｓ∥Ｈ等
基团。这些极性基团通过离子键、氢键以及范德华力等作用能紧密吸附于颜料颗粒表面。同时另一部分为溶剂化链，具有足够的碳链长度，以产生有效的空间位阻Ｈ。Ｊ。日前超分散剂的品种较多，有ＩｃＩ公司的Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ，系列产品；德国毕克公司的ＤｓｉｐｅｒｓｅＢＹＫ系列产品以及美国Ｄａｎｉｅｌ公司ＤｉｓｐｅｒｓｅＡＹＤ系列产品等，其中ＩＣＩ公司的Ｓｏｌｓｐｅｒｓｅ系列产品应用最为广泛【６Ｊ。
２．２水性无机色浆的制备
无机颜料吸油值较低，分散相对容易，因而可制备固含量高的色浆。表１是常见无机颜料性能和色浆的配比。
牛产１二艺：按照表１的配比，在高速搅拌机１
１５００
０００—
ｒ／ｍｉｎ的转度下，按顺序加入原材料，搅拌３０一４０ｒａｉｎ至
ｒａｉｎ，
均匀状态，然后用三辊研磨机进行研磨，研磨时间大约６０检测细度合格后包装。
１．４其他助剂的选择
除了颜料和分散剂，色浆中还包含其他成分，如消泡剂、防沉剂、保湿剂和防腐剂等。消泡剂的选择应兼顾消泡性与相容性的平衡。色浆中消泡剂加量不能太大，以能消除色浆中的气泡为上限。因为色浆还会添加到涂料中，在调配深色涂料中有可能因为色浆加馈大而造成漆膜出现油缩等现象。，
颜料分散后，由于颜料粒子较细，比表面积大，为降低表面自由能有重新聚结的趋势。特别是一些氧化铁系颜料相对密度较大，长时间贮存会缓慢地沉降，甚至结成硬饼，难以再分散。除了分散剂的影响，防止颜料在色漆中沉降常用的办法是添加流变助剂，在低剪切速率状态下建立触变结构。这种结构是疏松的网络结构，稍受剪切力就会破坏，黏度变小。剪切力撤去，又恢复原有结构，黏度增加，能使颜料颗粒悬浮而不沉降。常用的流变剂有有机膨润土类、气相二氧化硅、蓖麻油衍生物和聚乙烯蜡等。
色浆在调色过程中，需要经常露置于空气中，这样容易造成表面结皮。为改善这一现象，可在色浆中添加保湿剂。考虑到保湿效果和环保因素，可选择丙二醇等溶剂，添加量一般在
１％一５％。
２．３水性有机色浆的制备
相对于无机颜料，有机颜料种类众多，但存在吸油量大，不易分散的问题，凶而对分散剂的要求更高，超分散剂是比较好的选择。通常，含有超分散剂的水性色浆具有以下特点：具有更高的颜料含量和着色力，低泡沫及良好的贮存稳定性，适应性宽广。添加到涂料中不影响漆膜的光泽和耐水性。表２为通用水性有机色浆配方。
生产工艺：按照表２的配比，在高速搅拌机１
ｌ５００
０００一
ｒ／ｍｉｎ的转度下，按顺序加入原材料，搅拌３０一４０ｍｉｎ至
ｈ
均匀状态，然后用卧式研磨机进行循环研磨，研磨时间大约２时，检测细度合格后包装。
３结果与讨论
３．１色浆的基本性能
色浆的基本性能包括密度、黏度、ｐＨ、细度、固含量和颜料含量等。色浆的耐光性、耐候性、耐化学品性等主要取决于所用的颜料性能，具体方法如下：
（１）耐光性：采用氙灯光源，功率６５００Ｗ，按英国标准ＢＳＩＯＯＢ０２曝晒，结果用蓝羊毛尺评价，采用８级制，８级为最好，１级为最差。
总之，好的色浆应做到不沉淀、不絮凝，有尽叮能高的颜料含量，与涂料相容性好，对耐久性无不良影响，不会产生浮色、发花现象；生产过程应简便、经济，重现性好，批次稳定；有较好
表ｌ通用水性无机色浆配方
（２）耐候性：采用ＡＴＬＡＳ人工老化仪测试５００ｈ，结果用ＩＳＯ灰卡测试，１～５级表示，５级为最好，１级为最差。
（３）耐化学性：耐化学品性能取决于其中颜料的化学性能，分别在１０％盐酸溶液和５％氢氧化钠溶液中检测，结果参照英国标准ＢＳｌ００６Ａ０３，用灰卡测试采用５级制，５级为最好，１级为最差。表３是以上配方色浆基本性能。
３．２分散程度
色浆的分散程度直接决定了色浆的性能。通常的测试方法有刮板细度计、电子显微镜、粒径分布仪以及扫描电镜（ＳＥＭ）等。刮板细度计是测．量颜料分散的一种最简单的方法。优点是速度快，但它不能反映出颜料分散的真实状况，只
能表示大的颜料凝聚体，而且不能显示粒径分布和粒子的状态。
＆ｊ№月色浆基本性能
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孙顺杰等：水性无树脂色浆体系的研究与制备
如一个透明度好的色浆用在水性油墨中是比较理想的产品，而用于涂料则可能因为遮盖力差而不受欢迎。在水性建筑涂料中，主要要求色浆相容性好，着色力高，遮盖力强，容易分散，环保性能符合国家的相关标准等。色浆作为一种半成品，在使用过程中还需要注意很多细节，如内外墙色浆的区分，相同耐候级别色浆的搭配，不同色浆对颜色的影响以及色浆表面性能处理对涂膜性能的影响等，还需要进一步研究。
３．４色浆与涂料的相容性
判断色浆与涂料的相容性多采用指研法，方法如下：选取性能良好的白色乳胶漆或调色用乳胶漆，添加最大比例的色
浆，混合均匀后用１００岬线棒涂布器涂布在黑白格纸上，在
表干前用手指轻轻旋转擦拭漆膜，大约ｌｒａｉｎ，实下后观察擦拭部位与未擦拭部分是否有色差。肉眼观察没有色差，则表明色浆与乳胶漆相容性良好１９Ｊ。
３．５着色强度（着色力）
将标准色浆和测试色浆均按照２％加量添加到同一批次乳胶漆中，搅拌均匀，然后同时涂布在黑白格纸上，保证２种
ＸＵ
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涂料有交接处，干燥后可肉眼观察或用测色仪进行检测。表５则是添加不同批次２％浓度的铁黑色浆调色后的计算机测量色差值。
表５添加不同批次的铁黑色浆后颜色色差值
Ｔａｂｌｅ５
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从表５可以看出，试样颜色比标样颜色要深，色差值ＡＥ为０．５１，其中Ⅱ，ｂ值变化较小，表明颜料红、黄色较为稳定，而￡值较大，即黑色相变深，表明试样色浆着色力更强。颜料含量、研磨时间以及分散剂加量町能导致以上情况。
［６］
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ｉｎ
３．６色浆的环保性
很多涂料调色后涂刷在儿童房墙壁、玩具以及各种家具Ｅ，特别是深色漆中色浆用量较大，凶而色浆的环保性不容忽视，应符合ＨＧ／Ｔ３９５３－－２００７（建筑涂料用水性色浆》标准中关于ＶＯＣ以及重金属含量的规定。
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ｐａｓｔｅ［ＪＪ．Ｓｈａｎｇｈａｉ
４结语
制备件能优异的水性色浆，需要综合考虑颜料、分散剂以及生产工艺等影响冈素。选择颜料时需考虑其物理和化学性能，如细度、吸油量和耐久性等指标。相对于有树脂体系，无树脂体系色浆具有颜料浓度高、着色力强、通用性好等优点。选择分散剂时，颜料ＨＬＢ值与分散剂ＨＩ。Ｂ值应接近。超分散剂作为新型的分散剂，由于特殊机理和成分，对于颜料分散有良好的效果。
通常由于着色对象不同而对色浆的性能有特定要求。比
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收稿日期２０１０—０９—２０（修改稿）
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水性无树脂色浆体系的研究与制备
作者：作者单位：
孙顺杰， 湛江洪， 赵春艳， 刘莹， Sun Shunjie， Zhan Jianghong， Zhao Chunyan，Liu Ying
孙顺杰,赵春艳,刘莹,Sun Shunjie,Zhao Chunyan,Liu Ying(广东龙湖科技有限公司北京技术中心,北京,100076)， 湛江洪,Zhan Jianghong(金隅集团北京纳美科技发展有限公司,北京,100096)
涂料工业
PAINT & COATINGS INDUSTRY2011,41(1)3次
刊名：英文刊名：年，卷(期)：被引用次数：
参考文献(9条)
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4.陈荣圻 有机颜料表面改性处理(三)[期刊论文]-印染 2000(04)5.刘书静;李汉承;降青梅 超分散剂性质及研究进展 2006(12)
6.刘佳;卢秀萍;昊蒙 超分散剂及其在颜料分散中的应用[期刊论文]-上海涂料 2009(01)7.刘载云;周小红;彭德银 高浓缩水性色浆的研制[期刊论文]-上海涂料 2005(01)8.钱逢麟;竺玉书 涂料助剂--品种和性能手册 1990
9.叶亮;黄莹;农云军 建筑乳胶漆用色浆及配色[期刊论文]-新型建筑材料 2002(01)
本文读者也读过(10条)
1. 金秉善 再谈水性色浆的合理应用[会议论文]-2004
2. 孙顺杰.张琳.洪永顺.SUN Shun-jie.ZHANG Lin.HONG Yong-shun 通用水性色浆体系性能影响因素探讨[期刊论文]-上海涂料2010,48(9)
3. 杜长森.胡艺民.吕仕铭 水性色浆性能浅析[会议论文]-2004
4. 杜长森.石一磊 “建筑涂料用水性色浆”标准对产品与技术的指导意义[会议论文]-20065. 昆山世名科技开发有限公司色彩研究中心 水性色浆环境安全性浅析[期刊论文]-上海建材2010(1)6. 伍金平.杜长森.吕仕铭 水性色浆的性能分析[期刊论文]-化学建材2007,23(4)7. 刘载云.周小红.彭德银.杨波 高浓缩水性色浆的研制[期刊论文]-上海涂料2005,43(7)8. 曾羽燕 木器涂料用三原色水性色浆的研究与配色应用[学位论文]2010
9. 欧阳德财.OUYANG De-cai 水性色浆在双组分水性聚氨酯涂料中的应用研究[期刊论文]-上海涂料2010,48(11)10. 李莹莹.王明中 水性塑料玩具涂料的配方设计和应用[会议论文]-2010
引证文献(3条)
1.赵海洋.孙顺杰 彩色装饰砂浆颜色影响因素探讨[期刊论文]-新型建筑材料 2012(7)
2.王炜.严岳荣.于钦萍 通用色浆的制备方法及计算机配色的介绍[期刊论文]-涂料技术与文摘 2011(12)3.孙顺杰.杨文颐.冯晓杰.于立冲 彩色热反射隔热涂料的研制与性能研究[期刊论文]-涂料工业 2013(4)
引用本文格式：孙顺杰.湛江洪.赵春艳.刘莹.Sun Shunjie.Zhan Jianghong.Zhao Chunyan.Liu Ying 水性无树脂色浆体系的研究与制备[期刊论文]-涂料工业 2011(1)