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颜料的主要特征和特性是什么？

作者：精颜化工日期： 2023-08-23 点击量：文字大小：大中小

颜料的主要特征与特性

颜料颜色

颜料的颜色主要取决于其化学结构，它是由颜料表面各种波长的光的选择性吸收和反射决定的。

彩色颜料吸收所有波长光的一部分，例如：

蓝色颜料会反射入射白光中的蓝色波长，并吸收所有其他波长的光。因此，一辆蓝色汽车在橙色钠光下看起来是黑色的，因为钠光几乎不含蓝色成分。
黑色颜料几乎吸收了所有的光线。
白色颜料几乎反射了落在其表面上的所有可见光。
荧光颜料有一个有趣的特性，它们在可见光谱的特定区域具有高反射率，它们还吸收可见光谱之外区域的光（即人眼无法检测到的紫外线），它们将能量分开，并在可见光谱中重新发射。

因此，颜料发出的光似乎比实际落在它们身上的光多，从而产生绚丽的色彩。

颜色强度

选择颜料时必须考虑颜色强度（或着色强度），颜色强度是有色颜料与另一种颜料混合时保持其特征颜色的能力，颜色强度越高，达到标准阴影深度所需的颜料就越少。

1.化学结构是影响颜料颜色强度的因素之一。

在有机颜料中，颜色强度取决于吸收某些波长光的能力，高度共轭的分子和高芳香的分子显示出增加的颜色强度。
具有两种价态的金属而着色的无机颜料表现出高着色强度，相反那些阳离子被捕获在晶格中的无机颜料颜色较弱。

2.粒径大小也会影响颜料的着色力。颗粒越小，着色力越高。生产条件是配制时需要考虑的主要因素，它们会影响颜料晶体的粒径。颜料生产商起着至关重要的作用。他们可以：

在颜料合成过程中防止晶体生长，从而减小颗粒尺寸
通过高效分散提高着色力

颜料分散对涂料的色彩强度也起着重要作用，它使较细的颗粒具有胶体稳定性，从而避免其絮凝，充分发挥其固有的着色力。

颜料耐热性

在涂料通常使用的温度下，很少有颜料会发生降解，然而在较高温度下，颜料的溶解度会增加，并可能出现遮色现象。因此，有机颜料的耐热性与耐溶剂性密切相关。

有些颜料在一定的固化温度下就能达到满意的效果，但在要求温度高于10°C的应用中，这些颜料可能完全无法发挥其性能，在高温条件下，化学稳定性也很重要，粉末涂料体系通常就是这种情况。

另一个关键领域是卷材涂料，因为金属络合颜料在高温下可能会与稳定剂发生反应，这会导致色调发生重大变化，颜料的晶体结构在高温下会发生改变。

高结晶度颜料通常比多晶体颜料更耐热，这是因为不同的晶体结构会对热产生不同的反应，通常情况下，无机颜料的热稳定性更强，黄色氧化铁是个例外，它在高温下会从晶体中失去水分。

热稳定性与体系有关，这一点必须反映在任何测试中，所有测试都是在不同温度区间对颜色进行评估，它们评估的是样品与在最低温度下处理的标准样品之间的色差。

颜料耐光牢度

耐光性是根据整个颜料系统来评估的，而不仅仅是颜料，粘合剂为颜料提供不同程度的保护。因此，相同的颜料在聚合物中往往比在油漆中具有更好的耐光性。

在印刷油墨体系中，颜料的耐光牢度几乎总是要差得多，因为在印刷油墨体系中，保护颜料的树脂较少，而且还存在着光线穿过颜料层、被底材反射和再穿过颜料层的双重效应。

其他颜料也可能会影响着色体系中的耐光性。其中包括：

钛白粉会促进大多数有机颜料的光降解。因此，添加高比例的钛白粉会导致耐光性变差。
氧化铁可以提高有机颜料的耐光性。这是因为它能有效地吸收紫外线。

当两种颜料的结合产生更好的耐光性时，称为协同效应。当获得的耐光牢度较低时，称为拮抗作用。

一些无机颜料暴露在光线下不会改变，但大多数颜料和所有有机颜料都会以某种方式发生变化：可能会变暗或完全褪色。

颜料的抗光能力在很大程度上受其化学结构的影响，其他影响较小的因素包括：

颜料浓度
晶体改性
粒度分布

此外，环境中的因素会极大地影响结果，这些包括大气或油漆系统中水和化学物质的存在。

颜料体系的耐光牢度可以在最终配方和应用中进行真正的测试，耐光牢度测试必须在严格控制的测试条件下进行。

颜料耐候牢度

在户外应用中，应根据着色颜料的耐候性能进行选择，这一特性与耐光牢度密切相关，耐候性还包括额外的大气条件（包括海洋中的盐分、工业区的废气或沙漠中的极低湿度），耐候性颜料通常具有耐光性，但反之亦然。

户外用颜料的选择取决于以下因素：

所需的户外性能（使用寿命、气候区域）
粘合剂类型
颜料浓度
是否含有二氧化钛（通常会加速褪色）
所用光稳定剂的浓度和类型

性能还可能受到被涂物表面和加工温度历史的影响。

评估使用中的耐候性的最佳方法是在相关气候区域进行户外曝晒测试，这显然并不总是可行的，广泛使用的替代方法是加速试验，除了氙灯之外，还可以使用湿循环和较长的干循环，耐候性用1-5灰度来表示，5表示无变化，1表示变化严重。

不溶解性

颜料必须不溶于载体（分散的介质），它不得与油漆的任何成分发生反应，例如交联剂。

即使在油漆干燥时，颜料也应保持这些特性，油漆的干燥经常在高温下进行，在干燥的薄膜中，颜料还必须不受与其接触的基材和试剂（包括水）的影响，水可能只是冷凝或酸性工业气氛的形式。

有机颜料在有机溶剂中的溶解程度有限，而无机颜料可能会受到其他成分的影响，在某些条件下，颜料可能会溶解，从而导致应用问题。

颜料的溶解度会产生以下问题：

发花 - 如果颜料溶解在溶剂中，当涂料干燥时，溶剂会到达表面并蒸发。颜料的结晶会以粉末的形式留在表面，由于溶解度随温度的升高而增加，这种现象在温度升高时会加剧。
脱板--脱板现象与发花现象相似，但发生在塑料和粉末涂料中，这种现象并不是由于颜料溶解造成的，而是因为颜料表面没有被适当润湿，它通常主要发生在复杂颜料上，而且一旦从表面擦去就不会再出现。
渗色 - 干漆膜中的颜料可能会溶解在涂在原漆膜上的新漆膜所含的溶剂中，如果面漆的颜色不同，尤其是白色或浅色，结果可能是灾难性的。同样，温度升高也会加剧这一问题。
再结晶 - 在引入珠磨机之前，这种现象几乎无人知晓，在研磨阶段会产生热量，使部分颜料溶解，一段时间后，溶解的 "颜料 "开始沉淀，颜料会失去光亮度和着色力。在含有两种不同溶解度的彩色颜料的涂料中，这种现象会变得非常明显。溶解度较高的颜料溶解后，当它从溶液中析出时，涂料就会呈现出第二种颜料的颜色。重结晶甚至会在水性体系中发生，可以通过使用溶解度较低的颜料或在分散过程中控制温度来避免这种情况的发生。

不透明度/遮盖力

遮盖力是着色涂层抹去表面的能力，它取决于薄膜吸收和散射光的能力。当然，薄膜的厚度和颜料的浓度起着根本性的作用，颜色也很重要。

深色、饱和的颜色，如黑色和深蓝色，吸收了落在它们身上的大部分光线，而黄色则不会。然而，炭黑和大多数有机蓝色颜料是相当透明的，这是因为它们不会散射落在他们身上的光。相比之下，二氧化钛几乎不吸收光线，然而它的散射光能力确保在足够高的浓度下，它将覆盖被涂覆的基板，通常的做法是使用颜料组合以达到最佳效果。

颜料不透明度的一个关键因素是其折射率（RI），它衡量物质弯曲光线的能力，遮光效果与颜料的折射率与其分散介质的折射率之间的差异成正比，这是二氧化钛（钛白粉）现在几乎普遍用作油漆中的白色颜料的主要原因之一。

无机颜料的折射率较高，而有机颜料的折射率则低得多。因此，大多数无机颜料是不透明的，而有机颜料则是透明的。

颜料的粒径分布是影响不透明度的另一个重要因素，随着粒径的增大，颗粒对光线的散射能力也会增大，直至达到最大值，然后开始减弱，这种散射能力会提高颜料的遮盖力。因此，随着粒径的增大，遮盖力也会达到最大值，然后开始下降。

虽然化合物的折射率无法改变，但颜料制造商可以影响颜料的粒径。因此，近年来粒度选择已成为颜料技术的主要发展之一。

不透明度测量 - 涂层在对比图上以楔形涂覆，薄膜厚度建立在图表的长度上，图表连接到金属面板上。记录观察到完全遮盖的点，并测量该点的膜厚度。

透明度

通常，透明度是通过尽可能减小颜料颗粒尺寸来获得的，这是通过在颗粒形成涂层后立即包围颗粒来实现的，这可以防止晶体的生长。用于这种涂层的最常见产品是松香或松香衍生物。这对于需要具有高透明度的印刷油墨颜料特别有用。它的另一个优点是这种颜料更容易分散。

氧化铁颜料可以是不透明的，也可以是透明的，透明氧化铁颜料是一类重要的无机颜料，这是因为它们被广泛用于金属表面处理，其中包括：

高透明度使饰面更美观；
耐候性能改善与之搭配的颜料的耐候性。

这就是所谓的协同效应。铁氧化物的透明度取决于其颗粒是否特别小，以及是否具有晶体形状。分散过程会影响透明度，这是由于颗粒团块被分解成单个的原生颗粒。然而，原生粒子并不会在分散过程中被分割。我们所能做的就是充分利用颜料的原始粒径。良好的分散性可以最大限度地提高小颗粒的透明度。

测量透明度 - 通过在黑白对比图上涂抹涂料并测量色差来评估透明度。色差越大，透明度越高。

化学稳定性

树脂、交联剂、光引发剂和任何其他添加剂都可能与颜料发生反应并改变其性能。当紫外光固化涂料刚进入市场时，一些添加剂会降低其储存稳定性，这会导致涂层在罐中凝胶化。

在选择用于粉末涂料的颜料时必须格外小心，引发剂可以改变颜料色调并降低牢度性能。信誉良好的颜料制造商发布有关此类系统的数据，并在遇到困难时提供帮助。

另一个不利影响可能来自：

涂料接触到的化学品。以冷凝水形式存在的水会严重影响漆膜，尤其是在浴室和厨房，许多用于清洁漆面的清洁剂都有刺激性，它们对颜料有研磨作用。如果涂层与食物接触，涂层必须不受影响，而食物则必须保持不变。
许多有关化学稳定性的测试过程都是将化学品涂抹在涂层表面，这样可以使两者保持一定时间的接触，然后测量涂层的褪色情况或相关化学品的染色情况。

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