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日志

漆膜发白分析

热度 34已有 2156 次阅读2009-11-5 09:55 |个人分类:漆膜发白|

只要不是追求特定的颜色效果,发白对所有客户都是不希望出现的,而且在实际应用中很常见,因此自然也成了技术人员应该花心思分析和解决的问题。
发白影响了透明性,包括清漆,透明底漆,还有一些色漆,本来很艳的颜色结果看上去有些发雾,视觉效果大打折扣。发白也反映了一些问题,至少从漆膜的角度看,这种状态通常是不好的,除了上面讲到的外,可能反映了漆膜内部存在不良应力,漆膜透气透水性对实际应用而言不合适,也就是说发白不光是降低了涂料的装饰性能,同时也降低了涂料的保护性能。
发白既然首先从视觉上看到的,那还是先从光学的角度来看发白的更普遍的规律。
下面要讨论的还会涉及到透明性。
看到发白说明了从涂膜处不管是反射,散射还是折射的光给人的视觉刺激为复合光,颜色描述为白色。反射的,可以理解,当涂料中加入的颜填料,这里主要是填料,(白色颜料自然不在讨论之列),只要能够反射白光,那么我们就或多或少的会看到。
大家都知道的一些规律:
透明性与材料的折射率:
透明性与遮盖力对应。遮盖力越好,则透明性越差。遮盖力与基料和填料的折射率差直接相关,差值越大,约不透明;故选填料时要考虑填料的折射率。不是什么填料都适合用作透明底漆的;
透明性与填料粒径:遮盖力与粒径也有关系,粒径小到入射光波长的一半或更小,光可以直接绕射,透明性好,粒径增大时有了一定的遮盖力,但是,并非越大遮盖力越好,有一最佳粒径。一般情况下,在粒径未小到半波长时,粒径越小,遮盖力越好,透明性越差。
透明性与填料堆积方式:
当体系超过CPVC时,填料的堆积方式直接影响引入的空气多少,当然这个对一般的透明底漆来说基本不会出现,对于低PVC的,更重要的是分散问题,毕竟不可能分散到原始粒径,还有就是填料的悬浮性导致的堆积或说定向。
透明性与填料分散:
这个也相当重要,大家都知道,无论是碳酸钙,滑石粉还是硬脂酸锌,在干粉状态时都是不透明的白色,只有在分散到足够的其他载体中时,这时的透明性才会体现出来,当然这两种情况的折射率差不同。但是在实际应用中,填料在涂膜中的状态不会完全理想,总有介于之间的状态,这个可以由分散方式来改进,除了选用分散剂外,可以更换剪切力更强的设备分散,而不是简单的高速分散。分散剂的解决方案简单有效,同时还有开稀时的稳定性,填料絮凝也对透明性不利。
透明性与填料复配:
不同的填料有不同的折射率,填料复配时,对折射率差有影响,也影响了CPVC.
透明性与填料散射:不同的填料有不同的光学常数,其吸收系数和散射系数都是不同的,不同的粒径有着不同的散射规律,通常在涂料中将这一点与遮盖力笼统的归到一起。
透明性与基料:
这个容易被大多数人忽略掉,因为起始用的树脂基本就定下来了。事实上,不同的基料是有不同的影响,可以选用不同类型的树脂来对比,暂且不管打磨性能等指标的影响。
透明性与PVC:
这个也是不言而喻的,PVC高的,光线在漆膜内部会发生更多的折射和散射,同时遮盖力也会增大,透明性降低。但是这种变化并非线性的。
透明性与溶剂体系:
漆膜中溶剂的挥发是要一定时间的,在漆膜干燥的不同阶段,溶剂对体系的溶解力是不同的,这些不同会导致不同的效果,包括树脂的伸展状态,填料的絮凝程度等。可以静态观察溶剂的影响,用较为单一的溶剂或一系列有关联的溶剂复配(比如两种,逐渐的变化其中的一种),观察固化的整个过程。溶解力对颜色也是有影响的,除了对絮凝状态有影响外,也会造成挥发过程中漆膜中水分的变化,还有对助剂的作用,这个在黑色漆上最容易表现出来。无溶剂体系会很透,有溶剂的如果漆液固化后残留(可以密封于透明容器中)很多在内,那么溶剂对透明性的影响便会较直观地看到。
溶剂溶解力不够而导致的后期成膜物质析出,对发白的影响是很容易理解的。
基料之间(两种以上,包括固化剂),还有助剂等微量添加剂等之间的相容性对透明性的影响同样是不言而喻的。相容性好的树脂(把液态助剂暂且看作特殊树脂)之间,分子链相互交融的多,相容性差的,分子成团状的更多些,同种分子间聚集更多,不同分子间则连接的少,存在一定的“界面层”,产生不同程度的相分离,导致散射性能等的变化,表现出发白的外观。
环氧和伯胺固化剂遇到空气中的二氧化碳和水出现反应性发白,有些称为起霜,起雾或发汗。这个对于经常从事防腐开发的技术人员来说经常会碰到,解决的方法是换改性胺固化剂,这个不用多讲。
水性体系的特殊性:
因为大部分会用到乳化剂,平时的状态总带有乳色,还有使用频率不及油性的高,所以有些情况可能被忽略掉,那就是乳胶粒子本身带有的乳化剂,虽说是两亲性的东西,但是同样要考虑相容性的问题,虽说乳液带入的量少,且和基料分子有一定的亲和性,但是还有配方总添加量的问题,同时这些乳化剂通常会形成界面层,在乳液状态放大观察可以看到清晰的轮廓,即便有成膜助剂软化,使得最后乳胶粒子互相融合,但这种融合和油性体系相比还是有差距的,再加上通常的体系都会加一些增稠剂,特别是聚氨酯增稠剂,这种东西和体系的相容性也是值得考虑的,毕竟大部分是丙烯酸类聚合物。另外的就是分散问题,水作介质由于表面张力总是比油性的高,对润湿分散要求要高些,同样的工艺会导致润湿效果不理想,所以水性体系在很多情况下透明性会不及油性体系。
以上的讨论相对静态化,侧重于白的结果,侧重于配方体系,实际上发白是个过程,有很多可变的更动态的因素。
看看水分的影响:
水分的来源很多:来自于底材的水分,未涂封闭底漆时水分的移动,喷涂时来自压缩机的水分,环境本身温湿度高容易在漆膜表面积水,温湿度不高但溶剂体系太快干,涂装时局部温度过低导致水汽饱和,使用的溶剂中可能含有一定量的水分,使用的是水性的底漆或腻子而干燥时间不够等等。
水分之所以会引起发白,前提或本质是溶解性不良导致的,水在体系中的状态对外观有着直接的影响,如果水是受控的分布,同样的水分含量,但是分布均匀时,不会导致局部溶解力不够,对湿膜还是没影响,但是如果无法让水分分布均匀,水分发生聚集,形成液滴,产生多相态,产生乳化现象,则会表现出明显的发白。原材料中带入的水分还会导致絮凝现象的发生,体系微观相态不均匀对发白同样是不利的。
对于高活性体系或者体系中加有容易聚合的材料时,比如苯乙烯,如果放置时间过长或放置环境温度太高等引起部分自聚,那么由此会引发出一些相容性的问题,发白也就由此产生。
还有一种在冬天或低温下很容易出现的发白,这种发白最直接想到的原因就是漆膜的应力破坏导致的或者说柔韧性不够,其实这时的体系一种最根本的因素是基料树脂体系特别是固化的刚性结构多的漆膜的收缩应力,因为这时的漆膜分子主链处于玻璃态,这种应力一方面导致施工多次时漆膜间的紧密程度降低,附着力变差,同时也引入了部分空气;另一方面,漆膜的收缩和填料的收缩不一致,在冷热循环中这种间隙被放大,引入了更多的空气,而在生产时未充分润湿分散的填料颗粒在更易形成明显的光散射点,明显发白。有一种现象有时可以观察到,就是部分已经发白的漆膜在经过高温烘烤一段时间又可以恢复,虽说没有实际应用意义,但是却是对这一状况的反面证明。这时考虑的方案是在保证填料润湿好的条件下对体系的增塑。但是增塑剂不能太容易迁移,所以最好用有活性的增塑剂。
发白的光学弥补:这个有点旁门左道,感兴趣的可以尝试一下,发白除了影响透明度外,还有明度值,基于此,可以在体系中加入部分胺类催化剂(PU体系),用 颜色较为偏黄的树脂,甚或可以滴加及其微量的黑颜料进行调色,环境入射光相同时,体系中的这些材料会干扰光的吸收,散射与反射,从而间接达到降低白度的效 果。
底漆的矛盾在于对快干,易打磨,透明性与柔韧性,润湿性,相容性,成本等的协调。
理想的高透明的底漆:最好是有一种很便宜的树脂,干性够快,很好打磨,几乎不用加粉料,同时又可以满足机械性能和润湿性。这个几乎是不可能的。所以总是通过不同的搭配来综合满足这样的要求。
对干性的常规解决方案:
打磨性的常规解决方案:
机械性能的改善:
理想树脂的结构设想:

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发表评论 评论 (9 个评论)

回复 cbz 2009-11-18 14:43
顶一个。虽然看不懂
回复 榴连 2010-1-7 21:50
cbz: 顶一个。虽然看不懂
回复 wolfsky404 2010-1-9 08:22
对漆膜发白分析的相当透彻,基本囊括了所有原因。
回复 shui2009 2010-10-16 20:57
顶起
回复 xuehaiwuya 2011-1-28 08:44
对涂料原理了解的较透彻
回复 Vmihubv 2011-2-7 23:28
研究一下,有些地方有点没有看懂!
回复 liu123456 2011-4-11 13:42
先下载,在仔细研究
回复 yjjc251961209 2011-6-30 19:28
路过,也得顶一下
回复 zp008 2011-7-21 18:41
还要慢慢的消化才行,极品文章

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