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顏料的主要特征和特性是什么？

作者：精顏化工日期： 2023-08-23 點(diǎn)擊量：文字大?。?nbsp; 大中小

顏料的主要特征與特性

顏料顏色

顏料的顏色主要取決于其化學(xué)結(jié)構(gòu)，它是由顏料表面各種波長(zhǎng)的光的選擇性吸收和反射決定的。

彩色顏料吸收所有波長(zhǎng)光的一部分，例如：

藍(lán)色顏料會(huì)反射入射白光中的藍(lán)色波長(zhǎng)，并吸收所有其他波長(zhǎng)的光。因此，一輛藍(lán)色汽車在橙色鈉光下看起來(lái)是黑色的，因?yàn)殁c光幾乎不含藍(lán)色成分。
黑色顏料幾乎吸收了所有的光線。
白色顏料幾乎反射了落在其表面上的所有可見(jiàn)光。
熒光顏料有一個(gè)有趣的特性，它們?cè)诳梢?jiàn)光譜的特定區(qū)域具有高反射率，它們還吸收可見(jiàn)光譜之外區(qū)域的光（即人眼無(wú)法檢測(cè)到的紫外線），它們將能量分開(kāi)，并在可見(jiàn)光譜中重新發(fā)射。

因此，顏料發(fā)出的光似乎比實(shí)際落在它們身上的光多，從而產(chǎn)生絢麗的色彩。

顏色強(qiáng)度

選擇顏料時(shí)必須考慮顏色強(qiáng)度（或著色強(qiáng)度），顏色強(qiáng)度是有色顏料與另一種顏料混合時(shí)保持其特征顏色的能力，顏色強(qiáng)度越高，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)陰影深度所需的顏料就越少。

1.化學(xué)結(jié)構(gòu)是影響顏料顏色強(qiáng)度的因素之一。

在有機(jī)顏料中，顏色強(qiáng)度取決于吸收某些波長(zhǎng)光的能力，高度共軛的分子和高芳香的分子顯示出增加的顏色強(qiáng)度。
具有兩種價(jià)態(tài)的金屬而著色的無(wú)機(jī)顏料表現(xiàn)出高著色強(qiáng)度，相反那些陽(yáng)離子被捕獲在晶格中的無(wú)機(jī)顏料顏色較弱。

2.粒徑大小也會(huì)影響顏料的著色力。顆粒越小，著色力越高。生產(chǎn)條件是配制時(shí)需要考慮的主要因素，它們會(huì)影響顏料晶體的粒徑。顏料生產(chǎn)商起著至關(guān)重要的作用。他們可以：

在顏料合成過(guò)程中防止晶體生長(zhǎng)，從而減小顆粒尺寸
通過(guò)高效分散提高著色力

顏料分散對(duì)涂料的色彩強(qiáng)度也起著重要作用，它使較細(xì)的顆粒具有膠體穩(wěn)定性，從而避免其絮凝，充分發(fā)揮其固有的著色力。

顏料耐熱性

在涂料通常使用的溫度下，很少有顏料會(huì)發(fā)生降解，然而在較高溫度下，顏料的溶解度會(huì)增加，并可能出現(xiàn)遮色現(xiàn)象。因此，有機(jī)顏料的耐熱性與耐溶劑性密切相關(guān)。

有些顏料在一定的固化溫度下就能達(dá)到滿意的效果，但在要求溫度高于10°C的應(yīng)用中，這些顏料可能完全無(wú)法發(fā)揮其性能，在高溫條件下，化學(xué)穩(wěn)定性也很重要，粉末涂料體系通常就是這種情況。

另一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域是卷材涂料，因?yàn)?a href="http://m.ntehww.cn/basf_irgazin_l0800_5glt.html">金屬絡(luò)合顏料在高溫下可能會(huì)與穩(wěn)定劑發(fā)生反應(yīng)，這會(huì)導(dǎo)致色調(diào)發(fā)生重大變化，顏料的晶體結(jié)構(gòu)在高溫下會(huì)發(fā)生改變。

高結(jié)晶度顏料通常比多晶體顏料更耐熱，這是因?yàn)椴煌木w結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)熱產(chǎn)生不同的反應(yīng)，通常情況下，無(wú)機(jī)顏料的熱穩(wěn)定性更強(qiáng)，黃色氧化鐵是個(gè)例外，它在高溫下會(huì)從晶體中失去水分。

熱穩(wěn)定性與體系有關(guān)，這一點(diǎn)必須反映在任何測(cè)試中，所有測(cè)試都是在不同溫度區(qū)間對(duì)顏色進(jìn)行評(píng)估，它們?cè)u(píng)估的是樣品與在最低溫度下處理的標(biāo)準(zhǔn)樣品之間的色差。

顏料耐光牢度

耐光性是根據(jù)整個(gè)顏料系統(tǒng)來(lái)評(píng)估的，而不僅僅是顏料，粘合劑為顏料提供不同程度的保護(hù)。因此，相同的顏料在聚合物中往往比在油漆中具有更好的耐光性。

在印刷油墨體系中，顏料的耐光牢度幾乎總是要差得多，因?yàn)樵谟∷⒂湍w系中，保護(hù)顏料的樹(shù)脂較少，而且還存在著光線穿過(guò)顏料層、被底材反射和再穿過(guò)顏料層的雙重效應(yīng)。

其他顏料也可能會(huì)影響著色體系中的耐光性。其中包括：

鈦白粉會(huì)促進(jìn)大多數(shù)有機(jī)顏料的光降解。因此，添加高比例的鈦白粉會(huì)導(dǎo)致耐光性變差。
氧化鐵可以提高有機(jī)顏料的耐光性。這是因?yàn)樗苡行У匚兆贤饩€。

當(dāng)兩種顏料的結(jié)合產(chǎn)生更好的耐光性時(shí)，稱為協(xié)同效應(yīng)。當(dāng)獲得的耐光牢度較低時(shí)，稱為拮抗作用。

一些無(wú)機(jī)顏料暴露在光線下不會(huì)改變，但大多數(shù)顏料和所有有機(jī)顏料都會(huì)以某種方式發(fā)生變化：可能會(huì)變暗或完全褪色。

顏料的抗光能力在很大程度上受其化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響，其他影響較小的因素包括：

顏料濃度
晶體改性
粒度分布

此外，環(huán)境中的因素會(huì)極大地影響結(jié)果，這些包括大氣或油漆系統(tǒng)中水和化學(xué)物質(zhì)的存在。

顏料體系的耐光牢度可以在最終配方和應(yīng)用中進(jìn)行真正的測(cè)試，耐光牢度測(cè)試必須在嚴(yán)格控制的測(cè)試條件下進(jìn)行。

顏料耐候牢度

在戶外應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)著色顏料的耐候性能進(jìn)行選擇，這一特性與耐光牢度密切相關(guān)，耐候性還包括額外的大氣條件（包括海洋中的鹽分、工業(yè)區(qū)的廢氣或沙漠中的極低濕度），耐候性顏料通常具有耐光性，但反之亦然。

戶外用顏料的選擇取決于以下因素：

所需的戶外性能（使用壽命、氣候區(qū)域）
粘合劑類型
顏料濃度
是否含有二氧化鈦（通常會(huì)加速褪色）
所用光穩(wěn)定劑的濃度和類型

性能還可能受到被涂物表面和加工溫度歷史的影響。

評(píng)估使用中的耐候性的最佳方法是在相關(guān)氣候區(qū)域進(jìn)行戶外曝曬測(cè)試，這顯然并不總是可行的，廣泛使用的替代方法是加速試驗(yàn)，除了氙燈之外，還可以使用濕循環(huán)和較長(zhǎng)的干循環(huán)，耐候性用1-5灰度來(lái)表示，5表示無(wú)變化，1表示變化嚴(yán)重。

不溶解性

顏料必須不溶于載體（分散的介質(zhì)），它不得與油漆的任何成分發(fā)生反應(yīng)，例如交聯(lián)劑。

即使在油漆干燥時(shí)，顏料也應(yīng)保持這些特性，油漆的干燥經(jīng)常在高溫下進(jìn)行，在干燥的薄膜中，顏料還必須不受與其接觸的基材和試劑（包括水）的影響，水可能只是冷凝或酸性工業(yè)氣氛的形式。

有機(jī)顏料在有機(jī)溶劑中的溶解程度有限，而無(wú)機(jī)顏料可能會(huì)受到其他成分的影響，在某些條件下，顏料可能會(huì)溶解，從而導(dǎo)致應(yīng)用問(wèn)題。

顏料的溶解度會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題：

發(fā)花 - 如果顏料溶解在溶劑中，當(dāng)涂料干燥時(shí)，溶劑會(huì)到達(dá)表面并蒸發(fā)。顏料的結(jié)晶會(huì)以粉末的形式留在表面，由于溶解度隨溫度的升高而增加，這種現(xiàn)象在溫度升高時(shí)會(huì)加劇。
脫板--脫板現(xiàn)象與發(fā)花現(xiàn)象相似，但發(fā)生在塑料和粉末涂料中，這種現(xiàn)象并不是由于顏料溶解造成的，而是因?yàn)轭伭媳砻鏇](méi)有被適當(dāng)潤(rùn)濕，它通常主要發(fā)生在復(fù)雜顏料上，而且一旦從表面擦去就不會(huì)再出現(xiàn)。
滲色 - 干漆膜中的顏料可能會(huì)溶解在涂在原漆膜上的新漆膜所含的溶劑中，如果面漆的顏色不同，尤其是白色或淺色，結(jié)果可能是災(zāi)難性的。同樣，溫度升高也會(huì)加劇這一問(wèn)題。
再結(jié)晶 - 在引入珠磨機(jī)之前，這種現(xiàn)象幾乎無(wú)人知曉，在研磨階段會(huì)產(chǎn)生熱量，使部分顏料溶解，一段時(shí)間后，溶解的 "顏料 "開(kāi)始沉淀，顏料會(huì)失去光亮度和著色力。在含有兩種不同溶解度的彩色顏料的涂料中，這種現(xiàn)象會(huì)變得非常明顯。溶解度較高的顏料溶解后，當(dāng)它從溶液中析出時(shí)，涂料就會(huì)呈現(xiàn)出第二種顏料的顏色。重結(jié)晶甚至?xí)谒泽w系中發(fā)生，可以通過(guò)使用溶解度較低的顏料或在分散過(guò)程中控制溫度來(lái)避免這種情況的發(fā)生。

不透明度/遮蓋力

遮蓋力是著色涂層抹去表面的能力，它取決于薄膜吸收和散射光的能力。當(dāng)然，薄膜的厚度和顏料的濃度起著根本性的作用，顏色也很重要。

深色、飽和的顏色，如黑色和深藍(lán)色，吸收了落在它們身上的大部分光線，而黃色則不會(huì)。然而，炭黑和大多數(shù)有機(jī)藍(lán)色顏料是相當(dāng)透明的，這是因?yàn)樗鼈儾粫?huì)散射落在他們身上的光。相比之下，二氧化鈦幾乎不吸收光線，然而它的散射光能力確保在足夠高的濃度下，它將覆蓋被涂覆的基板，通常的做法是使用顏料組合以達(dá)到最佳效果。

顏料不透明度的一個(gè)關(guān)鍵因素是其折射率（RI），它衡量物質(zhì)彎曲光線的能力，遮光效果與顏料的折射率與其分散介質(zhì)的折射率之間的差異成正比，這是二氧化鈦（鈦白粉）現(xiàn)在幾乎普遍用作油漆中的白色顏料的主要原因之一。

無(wú)機(jī)顏料的折射率較高，而有機(jī)顏料的折射率則低得多。因此，大多數(shù)無(wú)機(jī)顏料是不透明的，而有機(jī)顏料則是透明的。

顏料的粒徑分布是影響不透明度的另一個(gè)重要因素，隨著粒徑的增大，顆粒對(duì)光線的散射能力也會(huì)增大，直至達(dá)到最大值，然后開(kāi)始減弱，這種散射能力會(huì)提高顏料的遮蓋力。因此，隨著粒徑的增大，遮蓋力也會(huì)達(dá)到最大值，然后開(kāi)始下降。

雖然化合物的折射率無(wú)法改變，但顏料制造商可以影響顏料的粒徑。因此，近年來(lái)粒度選擇已成為顏料技術(shù)的主要發(fā)展之一。

不透明度測(cè)量 - 涂層在對(duì)比圖上以楔形涂覆，薄膜厚度建立在圖表的長(zhǎng)度上，圖表連接到金屬面板上。記錄觀察到完全遮蓋的點(diǎn)，并測(cè)量該點(diǎn)的膜厚度。

透明度

通常，透明度是通過(guò)盡可能減小顏料顆粒尺寸來(lái)獲得的，這是通過(guò)在顆粒形成涂層后立即包圍顆粒來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這可以防止晶體的生長(zhǎng)。用于這種涂層的最常見(jiàn)產(chǎn)品是松香或松香衍生物。這對(duì)于需要具有高透明度的印刷油墨顏料特別有用。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是這種顏料更容易分散。

氧化鐵顏料可以是不透明的，也可以是透明的，透明氧化鐵顏料是一類重要的無(wú)機(jī)顏料，這是因?yàn)樗鼈儽粡V泛用于金屬表面處理，其中包括：

高透明度使飾面更美觀；
耐候性能改善與之搭配的顏料的耐候性。

這就是所謂的協(xié)同效應(yīng)。鐵氧化物的透明度取決于其顆粒是否特別小，以及是否具有晶體形狀。分散過(guò)程會(huì)影響透明度，這是由于顆粒團(tuán)塊被分解成單個(gè)的原生顆粒。然而，原生粒子并不會(huì)在分散過(guò)程中被分割。我們所能做的就是充分利用顏料的原始粒徑。良好的分散性可以最大限度地提高小顆粒的透明度。

測(cè)量透明度 - 通過(guò)在黑白對(duì)比圖上涂抹涂料并測(cè)量色差來(lái)評(píng)估透明度。色差越大，透明度越高。

化學(xué)穩(wěn)定性

樹(shù)脂、交聯(lián)劑、光引發(fā)劑和任何其他添加劑都可能與顏料發(fā)生反應(yīng)并改變其性能。當(dāng)紫外光固化涂料剛進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)，一些添加劑會(huì)降低其儲(chǔ)存穩(wěn)定性，這會(huì)導(dǎo)致涂層在罐中凝膠化。

在選擇用于粉末涂料的顏料時(shí)必須格外小心，引發(fā)劑可以改變顏料色調(diào)并降低牢度性能。信譽(yù)良好的顏料制造商發(fā)布有關(guān)此類系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并在遇到困難時(shí)提供幫助。

另一個(gè)不利影響可能來(lái)自：

涂料接觸到的化學(xué)品。以冷凝水形式存在的水會(huì)嚴(yán)重影響漆膜，尤其是在浴室和廚房，許多用于清潔漆面的清潔劑都有刺激性，它們對(duì)顏料有研磨作用。如果涂層與食物接觸，涂層必須不受影響，而食物則必須保持不變。
許多有關(guān)化學(xué)穩(wěn)定性的測(cè)試過(guò)程都是將化學(xué)品涂抹在涂層表面，這樣可以使兩者保持一定時(shí)間的接觸，然后測(cè)量涂層的褪色情況或相關(guān)化學(xué)品的染色情況。

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