水性涂料中疏水性顏料和填料的分散與潤濕：避免顏料浮色和發(fā)花

在任何涂料配方中，確保涂層沒有固有缺陷，包括顏料浮色和發(fā)花，是至關(guān)重要的。水性配方由于多種因素面臨獨(dú)特挑戰(zhàn)，包括水的高表面張力和極性，這些都不利于大多數(shù)顏料和填料顆粒的潤濕。本文將定義在配制水性涂料時，避免顏料浮色和發(fā)花的一些重要考慮因素。

浮色、發(fā)花、表面張力、貝納德花紋、絮凝與聚集

• 浮色：浮色指的是涂膜表面出現(xiàn)斑駁、雜色的外觀，尤其在使用兩種或更多顏料的涂料中更為明顯。這是由于不同顏料的橫向分離造成的。
• 發(fā)花：發(fā)花則是指涂膜的表面顏色均勻，但顏色比預(yù)期的深或淺，這歸因于涂膜中的不同顏料的縱向分離。
• 表面張力：表面張力是指液體界面與液體內(nèi)部之間的力不一致，因此，表面張力的產(chǎn)生源于表面分子具有比液體體積中分子更高的自由能。
• 貝納德花紋：表面張力差異會引起對流，從而形成稱為貝納德花紋的規(guī)則六邊形表面圖案。貝納德花紋會導(dǎo)致較小、更易移動的顏料顆粒（較小、密度較低）沉積在周邊，而較不易移動的顆粒（較大、密度較高）則遠(yuǎn)離周邊。
• 絮凝：絮凝是指未能適當(dāng)?shù)胤€(wěn)定的分散顏料顆粒重新結(jié)合。絮凝是不可取的，因為它會影響遮蓋力和色彩發(fā)展。通過施加低剪切力可以使絮凝現(xiàn)象可逆。
• 聚集：顏料聚集是指顏料顆粒在缺乏足夠的介質(zhì)或潤濕劑的情況下聚集在一起。當(dāng)聚集發(fā)生時，通常需要施加大量的剪切和磨損力才能恢復(fù)穩(wěn)定的顏料分散。

克服水性涂料中浮動和漂浮的補(bǔ)救措施

在水性介質(zhì)中進(jìn)行顏料分散的原則與有機(jī)溶劑介質(zhì)中的相同，包括適當(dāng)?shù)臐櫇瘛㈩伭戏稚⒑头€(wěn)定。然而，水的表面張力和高極性使得潤濕低極性顏料變得更加困難。在許多情況下，水與顏料表面之間的相互作用會破壞顏料表面分散劑的穩(wěn)定性?？朔∩桶l(fā)花的第一步是選擇沒有細(xì)小顆粒的顏料。此外，許多顏料制造商提供表面處理的顏料，以避免浮色和發(fā)花。

其次，確保顏料分散均勻且穩(wěn)定（消除一種顏料的絮凝，而不影響其他顏料）。

第三，使用適當(dāng)?shù)臐櫇駝┗虮砻婊钚詣┛梢愿纳祁伭现g的極性和表面張力差異，從而減少漂浮和浮動的發(fā)生。無機(jī)顏料如氧化鐵、二氧化鈦（鈦白粉）、碳酸鈣和許多其他填料顏料具有極性表面，易于被水潤濕。然而，僅靠水通常無法穩(wěn)定顏料分散以防止絮凝，因此需要表面活性劑來潤濕和穩(wěn)定分散。此外，許多顏料制造商提供表面處理的顏料來避免浮色和發(fā)花。對于表面極性較低的有機(jī)顏料，許多制造商會用一層無機(jī)氧化物修飾其表面，以提高極性，從而改善在水基系統(tǒng)中的潤濕性。

第四，使用適當(dāng)?shù)脑龀韯┯兄谔岣哒扯龋纬梢粋€足夠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以防止顏料分離。然而，必須確保增稠劑與分散劑之間具有良好的相容性。

克服溶劑型涂料中的漂浮和浮動主要涉及使用合適的顏料分散劑，并通過添加表面控制劑消除貝納德花紋的形成。

影響水性涂料顏料穩(wěn)定性的最后一個因素是顏料的pH值。例如，如果在無機(jī)水性涂料（pH通常>8）中使用低pH的炭黑顏料，而不使用合適的潤濕劑，則可能導(dǎo)致長期不穩(wěn)定，因為樹脂骨架上的中和胺可能會遷移到酸性顏料中。

在用水稀釋乳膠漆時，必須小心，因為浮色可能會發(fā)生（緩慢添加水并進(jìn)行適當(dāng)混合，避免過度稀釋）。這是由于分散顏料顆粒與水之間的平衡發(fā)生變化，導(dǎo)致顏料上的穩(wěn)定分散劑減少。

通過以上方法，可以有效減少水性涂料中顏料的浮色和發(fā)花現(xiàn)象，從而提高涂料的質(zhì)量和外觀。