涂料技术基础 第四章

乙烯、聚氯乙稀、聚酯等；

当与卤化物并用时有良好的协同效应，阻燃效果明显提 高。
媒染剂(载体，使没有亲和力的染料染上基材)；
织物、纸张、塑料阻燃剂、玻璃脱色剂
制备酒石酸锑钾，釉彩，防火剂 制造铅软化剂锑酸铅[Pb(SbO3)2，增加纺织品、橡胶制品、皮革、纸
张等的柔软性的物质]
无机颜料——红色
化妆品——无毒，优于铅白，代替铅白和锌白。香粉中加入5%-
8%的钛白粉可得永久白色，滑腻，有附着力、吸收力和遮盖力；
水粉、防晒霜、白色香皂、牙膏……
TiO2用途
涂料——最大用户，金红石型；色彩鲜艳，遮盖力高，着色力强，保护
介质的稳定性，增强漆膜机械强度、附着力，防止裂纹、紫外线和水分 透过，延长漆膜寿命；
无机颜料——白色
钛白粉：TiO2 氧化锌：ZnO 锌钡白：（立德粉）ZnS· BaSO4 硫化锌：ZnS
锑白：Sb2O3
钛白粉
锐钛型（Anatase A型，较软）
金红石型（Rutile R型）
橡胶行业——着色剂，补强、防老化、填充作用；耐日晒，不开
裂、不变色，伸展率大及耐酸碱。主要用于汽车轮胎以及胶鞋、 橡胶地板、手套、运动器材等，一般以锐钛型为主。
涂料技术基础 第四章 颜料和分散理论
英晓光 化学化工学院
颜料(pigment)的作用

应用性能：装饰、保护、改性； 力学性能：硬度、耐久； 经济性能：成本
无机颜料一般是矿物性物质，早期人们利用
有色的土和矿石，在岩壁上作画和涂抹身体；
有机颜料一般取自植物和海洋动物，如茜蓝、
藤黄和古罗马从贝类中提炼的紫色。

铁红：Fe2O3 用于油漆、橡胶、大理石、建筑


等的着色；防锈漆颜料； 塑料、石棉、人造革、皮革揩光 浆等的着色剂和填充剂； 药片、药丸、胶囊糖衣着色； 日本用于赤豆饭、魔芋粉食品； 猫食、狗食和包装材料； 硬币的透明着色； 磁性材料，用于电讯、仪表工业 的无机红色颜料


影响颜料性能因素
1. 颜料粒子大小 影响遮盖力、着色力：

粒子越小，分散度大，反光面积多，遮盖力越大；（有 效粒子尺寸为可见光波长的一半）
600nm 590nm 560nm 495nm 4wenku.baidu.com0nm 420nm
660nm

着色力——颜料在混合后成色的强弱能力；
弱 强
2.颜料粒子的形状 影响涂料的流动性、贮存性、耐久


干燥及粉碎后，再煅烧至红热，倾入水中急冷而得; 与中强酸接触放出硫化氢 耐热、耐候、防藻 耐久性稍差，抗粉化性较差，防沉淀效果、遮蔽力次 于钛白，比硫化锌用途广泛 用途


用于涂料及制作白色漆和调制各种浅色漆； 塑料白色 橡胶，油墨，漆布，造纸，搪瓷，制革等的着色。
锑白： 由辉锑矿（Sb2S3）煅烧氧化生成Sb2O3 阻燃剂，适用于环氧树脂、聚氨酯、氯丁橡胶、聚苯
镉红：nCdS· CdSe（硒化镉）

户外塑料制品，塑钢门窗型材，色母粒等高耐候涂料， 汽车涂装和高档烘漆； 搪瓷、陶瓷、玻璃、涂料、塑料、美术颜料、印刷油墨、 造纸、皮革、彩色砂石建筑材料和电子材料等行业； 聚合物吸水性较低的体系，因介质渗水性会降低颜料的 耐候性。 自然硬度低，摩擦性好，可用于照相凹板印刷油墨和 PVC网印油； 几乎适用于所有树脂和塑料，如ABS塑料、聚甲醛、丙 烯酸、氨基、氟塑料、尼龙、聚酰胺、聚碳酸酯；
颜料的分类——化合物类别
无机颜料：

氧化物、硫化物； 铬酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐、钼酸盐、 磷酸盐、钒酸盐、铁氰酸盐； 氢氧化物、金属等；

有机颜料(按化学结构)：

偶氮颜料、酞菁颜料、蒽醌、靛族、喹吖啶酮、 二恶嗪等多环颜料、芳甲烷系颜料等。
颜料的分类——应用
涂料用颜料 油墨用颜料 塑料用颜料 橡胶用颜料 陶瓷及搪瓷用颜料 医药化妆品用颜料 美术用颜料……
热裂黑，粒径粗而补强性能差，仅用于要求最大限度填充增量的
场合，如用于制造胶垫、胶管、海绵制品、密封圈、轮胎内衬层、 胎圈胶以及绝缘制品等。
生产方法
槽法炭黑(槽黑) 以天然气为主要原料，以槽钢为火焰接触面而
生产炭黑，此种炭黑称为槽黑

与炉黑及热裂黑相比，其粒子较细而比表面积 较大；
聚结程度较低，较多的含氧官能团，呈酸性； 可延缓橡胶的硫化速度，提高聚烯烃的耐候性 以及赋予油墨良好的流动性和印刷性能

高级油墨——白色颜料，耐久不变色，表面润湿性好，易于分散；金红
石型、锐钛型。
纺织和化学纤维——消光剂，锐钛型。化纤钛白粉一般不需表面处理；
某些特殊品种避免纤维在二氧化钛光催化的作用下降解，需进行表面处 理。
锌钡白（lithopone，立德粉） ZnS· BaSO4
由硫酸锌和硫化钡溶液起反应而得的沉淀，经过滤、

含硫化锌（ZnS）的镉黄，其黄色度随ZnS固溶量的增加而变 浅，直至淡黄
填充型镉黄降低成本，且某些性能有所改善（比重和吸油量降低）
在有机介质中分散性更好。
镉黄具有优良的耐光、耐热、耐碱性能，耐酸
性能较差； 用于：

绘画颜料； 涂料、硅酸盐、橡胶等工业； 耐温涂料，氟碳涂料，户外高耐候涂料； 户外塑料制品，塑钢门窗型材，色母粒……
无机颜料——黄色
镉黄：CdS · BaSO4； 铁黄：Fe2O3· xH2O； 铅铬黄：xPbCrO4 · yPbSO4;
镉黄：CdS ·BaSO4 , cadmium yellow
粉状物质，无臭； 难溶于水，难溶于丙酮，难溶于乙醇，不溶于酸碱； 无爆炸危险性，无毒，非易燃，非腐蚀性； 颜色鲜明饱和，其色谱范围从淡黄经正黄直至红光黄
有机颜料
含有发色团与助色团的有机化合物 发色团chrome ——分子结构的某些基团吸收某种波长 的可见光，而不吸收另外波长的可见光
颜料的分类——来源：
可分为天然颜料和合成颜料



以矿物为来源，如：朱砂、红土、雄黄、孔雀绿以 及重质碳酸钙 民间彩绘颜料、硅灰石、重晶石粉、 滑石粉、云母粉、高岭土等等 以生物为来源， 动物：胭脂虫红、天然鱼鳞粉等； 植物：藤黄、茜素红、靛青等 合成颜料：通过人工合成 无机颜料：钛白、锌钡白、铅铬黄、铁蓝等 有机颜料：大红粉、偶淡黄、酞菁蓝、喹吖啶酮等
有毒； 对硫化氢反应； 不溶于水和油，易溶于无机酸和强碱溶液；
浅铬黄：
深铬黄
无机颜料——绿色
氧化铬绿 Cr2O3； 铬绿 PbCrO4 · xPbSO4 ·yFeNH4[Fe(CN)6] 氧化铬绿 Cr2O3主要用于冶金、颜料、研磨抛光、耐
火材料以及新发展起来的熔喷涂料


普鲁士蓝

（狄斯巴赫）将草木灰和牛血混合在一起进行焙烧，以水浸 取焙烧物质，滤掉不溶物，得清亮的溶液；


蒸浓析出黄色晶体；
黄色晶体放入三氯化铁溶液，生成颜色鲜艳的蓝色沉淀 合成原理：3K4Fe(CN)6 + 4FeCl3 → Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl
检验CN
1）FeSO4+ 6NaCN → Na4Fe(CN)6 + Na2SO4 2）Na4Fe(CN)6 + 4FeCl3 → Fe4[Fe(CN)6]3 ↓+ 12NaCl
性
三种形状

瘤状粒子（近似于球形，钛白粉、 立德粉）； 针状粒子（锌白、滑石粉 3MgO· 2SiO2· 2H2O）;增强作用，提 高机械性能； 扁平粒子（金属颜料）取向，隔水 隔气，防腐及金属外观


3. 颜料粒子表面积、表面处理 表面积通过渗透法或吸附法测定：

渗透法：气体通过颜料粒子层的流量； 吸附法：气体或液体被颜料样品吸附的质量（摩尔数）； 影响饱和、增溶、成核、相转化过程； 提高烧结性能（避免烤漆煅烧出孔）； 提高润湿效果，改善分散性、稳定性、流变性； 耐光，耐候，耐酸碱，耐溶剂
无机颜料——蓝色
鉄蓝(iron blue)、华蓝(Chinese blue)，
普鲁士蓝(Prussian blue)

KxFey[Fe(CN)6]x ·nH2O；(钾铁蓝) (NH4)xFey[Fe(CN)6]z· nH2O；(铵铁蓝)
群青 NaxAlySizSjOi

能消除白色物质内黄色色光；具有独特 红色荧光 耐碱、耐热、耐光，遇酸分解褪色，不 溶于水。 无机颜料，由硫磺、粘土、石英、碳等 混合烧制成。
较粗粒径：半补强型，耐曲挠龟裂、耐臭氧、良好回弹性 和较低生热性（胎侧、帘布层、带束缓冲层和内衬层）

C
油墨、涂料和塑料的着色剂以及塑料制品的紫外光屏蔽剂；电极、
干电池、电阻器、炸药、化妆品及抛光膏；
槽黑广泛用于油墨、涂料和塑料中

高色素槽黑，涂料制造过程中，赋予面漆极好的黑度和光泽； 中色素槽黑用于一般工业涂料、新闻油墨；聚烯烃的紫外光 屏蔽剂，提高塑料制品的耐候性；
塑料——第二大用户，改善物理化学性能（耐热性、耐光性、耐候性、
机械强度）延长使用寿命。
造纸——第三大用户，高级、薄型纸张填料，使具有较好的白度，光泽
好，强度高，薄而光滑，印刷时不穿透，质量轻；

造纸一般使用未经表面处理的锐钛型钛白粉，可以起到荧光增白剂的作 用，增加白度； 层压纸使用经过表面处理的金红石型钛白粉，以满足耐光、耐热的要求。

炉法——由天然气或高芳烃油料在反应炉中经
不完全燃烧或热解生成炭黑，此种炭黑称为炉 黑；
热裂法——以天然气、焦炉气或重质液态烃为
原料，在无氧、无焰的情况下，经高温热解生 成炭黑，称为热裂黑。
无机颜料——银色
铝粉（“银粉”），银色的金属颜料，以纯铝箔加入
少量润滑剂，经捣击压碎为鳞状粉末，再经抛光而成； 铝粉质轻，漂浮力高，遮盖力强，对光和热的反射性 能均好 （1910）美国J.Hall：
铁黄：Fe2O3· xH2O
色光从柠檬黄到橙黄； 着色力几乎与铅铬黄相等； 耐光、耐大气影响、耐污浊气体以及耐碱性都
非常强； 耐酸性较差；特别是能被浓热的强酸溶解； 加热时脱水变色，逐渐形成氧化铁红
铅铬黄、铬黄 xPbCrO4 ·yPbSO4 chrome yellow；lead chromate;


亮绿色至深绿色 ; 有金属光泽，具有磁性； 遮盖力强，耐高温，耐日晒，不溶于水，难溶于酸，在 大气中比较稳定，对一般浓度的酸和碱及二氧化硫气体 无影响； 具有优良突出的颜料品质和坚牢度。
铬绿，翠铬绿或油漆绿，
外观色泽鲜艳； 工业颜料，生产油漆、 涂料、油墨及塑料等工 业产品；

茶叶中如果掺入铅铬绿， 铅、铬等重金属严重超 标，可对人的中枢神经、 肝、肾等器官造成极大 损害，并会引发多种病 变。

在球磨机内加入石油溶剂，生产的铝粉与溶剂混成浆状 铝粉颜料； 设备简单，工艺安全，使用方便，很快为世界各国所采 用 现代绝大多数铝粉颜料都采用这种方法，这种方法也称 之为“湿法”。
无机颜料——金色
铜粉（“金粉”）：深红色粉末状金属

普通的铜(金)粉是一种浮型片状颜料，由一定比例的铜、锌和 铝合金，经炼、球磨、分级到所需要的规格和效果而成； 根据铜金粉的色相不同可分为青金粉、红金粉、黄金粉、古 铜金粉及钢琴红等； 颗粒越粗，金属感越强，越闪烁，遮盖力较差： 颗粒越细，金属感越弱，色泽越柔和，遮盖力越好； 根据不同的应用领域和所需达到的金属效果，可通过选择不 同颗粒直径的铜金粉来实现。
无机颜料——黑色
炭黑 C 氧化铁黑 (FeO)x· (Fe2O3)y
橡胶炭黑（94%）
C
轮胎(56%)
炭黑(100%)
橡胶补强剂和填料，约为橡胶消耗量的一半；橡胶用
炭黑占炭黑总量的94%，其中约60%用于轮胎制造；

炭黑的粒径越细，其补强性能越优越；
炭黑结构度越高，其定伸应力及模量越高；赋予轮胎优良 耐磨性
表面处理的作用

4. 颜料粒子的粒度分布 分布普遍呈非正态分布（两侧向内弯曲）： 小粒子出现几率大于大粒子； 分布越集中，颗粒均匀性好、颜料性能好、料色越纯；
Identity
0
Diameter
小粒子过多， 散射短波长，色泽偏蓝
大粒子过多， 散射长波长，色泽偏红（黄）