涂料的浮色发花问题

涂料的浮色发花（上）

发布时间：2008-05-23

1.引言

与清漆比较，色漆的生产具有更多的不稳定因素，生产难度也相应加大。色漆生产中出现的各种各样不稳定现象中，浮色、发花是最常见，也是最头疼的问题。色漆的浮色有两种情况：亲水亲油或表面张力不平衡引起的罐内静态浮色，以及涂膜干燥中由于颜料粒子运动差异引起的涂膜动态浮色。本文阐述罐内静态浮色和涂膜动态浮色的起因、影响因素及其解决方法。

2.罐内静态浮色

2.1.起因色漆分散均匀，放在贮罐内静置一段时间，漆罐内出现的一种或多种颜料分离出来，浮现在表面的现象称为罐内静态浮色。例如灰色硝基/醇酸底漆贮罐内浮现黑色；酞菁蓝或炭黑调蓝色或灰色乳胶漆时，浮现蓝色或黑色现象。当然在某些体系可能浮现白色。产生静态浮色的原因是调色基础漆与色浆间的亲水亲油不平衡，或者表面张力不平衡。浮现在表面或界面上的物质是低表面张力或者亲油的物质。

2.2.影响静态浮色的因素与解决方法

对一个涂料体系来说，影响体系亲水亲油或表面张力不平衡的因素来源于树脂、乳液、颜填料、体系的PVC，润湿分散剂类型、增稠剂等。就乳胶漆而言，乳液类型、颜填料类型、PVC、润湿分散剂、增稠剂类型与用量等，是影响静态浮色的因素。所有这些影响因素中，润湿分散剂调整体系的亲水亲油或表面张力平衡效果最好，用量最少，对涂料性能影响也最小，因此润湿分散剂是控制涂料静态浮色最行之有效的方法。如乳胶漆出现静态浮色(红色、蓝色、黑色)，应添加亲油的表面活性剂。不同品牌的色浆制备过程中使用不同类型的润湿分散剂，应选用适宜的润湿分散剂来解决静态浮色。

2.3.润湿分散剂的添加方式

润湿分散剂不适宜后添加，应在分散阶段添加，以保证在其他表面活性剂到达颜料粒子表面前，就能使其与颜料粒子紧密接触。为防止起泡，抗浮色润湿分散剂在低速搅拌下加人体系，不参与高速分散砂磨。然而在成品涂料中添加润湿分散剂，这部分润湿分散剂首先与大量的溶剂和聚合物竞争，然后到达颜料粒子表面。因此，解决成品涂料的静态浮色，润湿分散剂用量很高，是分散阶段添加量的10倍左右。

3.涂膜动态浮色

涂膜干燥过程中颜料粒子发生分离的现象称为动态浮色。动态浮色的颜料分离分两种情况：一种是涂膜发花，表面颜色不均；另一种是涂膜浮色，表面颜色均一，但表层与底层颜色有差异。通常用指揉展色来鉴别浮色：将涂料倾倒或涂布在玻璃板或黑白卡纸上，半干状态时，用手指揉磨，直到涂膜开始变得粘稠，颜料粒子不再迁移、分离。如果涂料存在浮色，则未揉磨的表面与揉磨后的表面在

色相上存在差异；揉磨过程中颜料容易分离而出现丝状条纹；涂膜干燥后，未揉磨的表面会出现棱角涡流花纹。指揉变色程度随指研条件而变化，揉磨时间的长短或揉磨动作的轻重以及涂膜干燥速度等对颜色变化程度有很大的影响。

涂料出现动态浮色、发花，有极端的复杂性。涂料组分有颜填料、展色剂(连接料、溶剂)和助剂。分散在展色剂中的各种颜料，可能在粒度大小和形状，表面的化学与物理性质，以及分散程度方面都有所差别，在干燥过程中容易分离出来。同时，涂膜的厚度、干燥速度大小也会使颜料粒子发生分离。

3.1.涂膜发花起因与解决方法涂膜发花属颜料动态分离现象之一，颜料在水平方向发生分离，导致涂膜颜色不均而出现发花。发花有两种表现形式：棱角涡流花纹和丝状条纹。涂膜出现棱角涡流花纹发花原因是表面张力差过大，应选用强力降低表面张力的表面活性剂(常用有机硅表面活性剂)，使其在涂膜干燥过程中迁移到表面形成单一的分子膜，均衡表面张力而控制发花。涂膜出现丝状条纹发花原因是涂料相容性欠佳，基础漆对色浆的展色性差。

3.2.涂膜浮色起因与解决方法

浮色是颜色在垂直方向上发生变化，涂料在成膜和干燥过程中，两种或多种颜料发生分离，一种颜料浮到表面，另一种颜料原位不动或是沉到底部。涂料浮色有内因和外因。其中内因是颜料粒子粒径差，密度差，颜料絮凝体、解絮凝体同时存在(亲合絮凝、桥架絮凝、颜料与展色剂絮凝)，导致颜料粒子运动能力差；外因是涂料干燥过程中的贝纳尔多涡流。所有不同原因的絮凝或粒径差使得颜料粒子运动能力出现差异，涂料成膜干燥中有运动差异的颜料粒子在运动中有分离出来的趋势。

3.2.1.颜料亲合絮凝浮色

颜料分散分为3步：

1. 所有颜料表面的空气和潮气被排出，而由润湿分散剂以及树脂溶液所取代，固/气界面转变为

固/液界面；

2. 通过机械能冲击和剪切力，颜料附聚体破裂，粒度变小；

3. 颜料分散体必须得到稳定，以防止不受控制的絮凝形成。

小粒径、比表面积大的有机颜料，比大多数大粒径比表面积小的无机颜料更容易絮凝，如酞菁蓝、甲苯胺红和炭黑就是容易絮凝的颜料。小粒径的颜料粒子移动较快，与相邻的粒子碰撞的频率高，有更多的机会在其所在的环境中，找到能量低、对颜料亲和力大的界面。展色剂、润湿剂或其他材料都可能是这样的表面。颜料按亲和力的不同，在体系中吸附或富集在相界面上。分散良好的颜料处于解絮凝状态，有良好的流动流平性、抗流挂性和抗沉降性。颜料保护不够，会出现颜料亲合絮凝。同一种颜料的絮凝导致颜料粒子的运动性变差，其粒径因絮凝而加大，大粒子的运动相对较慢，容易沉淀在底层而分离出来。颜料分散后，如颜料粒子表面吸附的薄层润湿分散剂或树脂，因吸附层过薄，嫡斥力不够，因某种原因(如冻融、加人电解质)解吸或压缩吸附层，吸附层脱落，导致颜料粒子相接触，

减少表面积，恢复低能态，降低体系能量，发生亲合絮凝。产生絮凝体，会降低着色强度、光泽，改变流变性，增大触变性。

亲合絮凝浮色的预防与解决方法：絮凝体与附聚体从结构上看非常相似，不同点是絮凝体中颜料之间是分散剂、树脂溶液，而不是空气。絮凝体颗粒间相作用力弱，一般的机械功可打开絮凝体；附聚体转为较小颗粒，需增加界面及界面能，体系能量较高。这个体系会力图摆脱高能态，恢复原先低能态，需增强对颜料粒子的保护，增加保护剂(分散剂或树脂)。色浆使用前应检测其稳定性，对稳定性差的色浆，使用前增加润湿分散剂，薄颜料保护层可以增加保护层厚度，提高抗絮凝性，预防浮色。

3.2.2.桥架絮凝浮色

增稠剂或分散剂等某些基团(如疏水端基)对颜料粒子有较强的亲和力，吸附颜料粒子形成桥架絮凝，导致涂料浮色。强疏水缔合型增稠剂(如PU类)因疏水基团对色浆粒子的吸附引起桥架絮凝，展色性较差。碱溶胀型增稠剂，因所带离子电荷数量不同，成盐增稠后在涂膜干燥中导致成膜物带电荷数量不同，对强极性钛白粒子亲和力不同，浮色严重程度不同，在展色方面存在差异。

涂料的浮色发花（下）

发布时间：2008-05-24

3.2.3.颜料与展色剂(聚合物)絮凝浮色

颜料粒子与展色剂之间的絮凝，导致涂料浮色，与颜料、聚合物、溶剂间的结构性质相关。在涂料干燥过程中，主成膜物(聚合物)与色浆中一种或两种颜料结构相似，相容性很好，亲和力大，而与其他颜料粒子因分子结构差别大，亲和力小，或有轻微的斥力，在干燥过程中，贝纳尔多涡流作用下，亲和力小的颜料粒子容易从涂层底部通过成膜物网，以及其他原材料物质组成的网，上升输送到涂层表面。聚合物与颜料粒子亲和力足够大时，这些颜料粒子难以被运送到表层，原地不动或下沉留在底层。由于颜料与聚合物之间的絮凝，在贝纳尔多涡流不断的上升、下沉、翻滚作用下，颜料粒子出现分离，从而浮色。

在常规的乳胶漆调色基础漆中，纯丙乳液最常见呈现浮蓝色、黑色、紫色等色浆色，钦白粒子絮凝；苯丙、氟碳乳液调色基础漆中有机颜料和炭黑絮凝，浮白色现象极为普遍，见表1数据说明这种规律性：在弱极性聚合物中，炭黑和酞菁蓝絮凝，如在苯丙乳液B-96、296D中，浮白色。根据乳液疏水性不同，浮色也有规律：疏水的乳液用氧化铁系无机颜料调色性好，无极性炭黑、弱极性有机颜料易与聚合物絮凝而浮白色；亲水的乳液体系用无极性炭黑、弱极性有机颜料调色性好，氧化铁系极性颜料易与聚合物絮凝浮白色。纯丙乳液体系(AC-261、PA-237)，钛白絮凝，浮炭黑黑色或酞菁蓝色、紫色、红色等。这些就是典型的颜料与聚合物絮凝浮色现象。