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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 點擊量：文字大小：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結構，它是由顏料表面各種波長的光的選擇性吸收和反射決定的。

彩色顏料吸收所有波長光的一部分，例如：

藍色顏料會反射入射白光中的藍色波長，并吸收所有其他波長的光。因此，一輛藍色汽車在橙色鈉光下看起來是黑色的，因為鈉光幾乎不含藍色成分。
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光。
熒光顏料有一個有趣的特性，它們在可見光譜的特定區域具有高反射率，它們還吸收可見光譜之外區域的光（即人眼無法檢測到的紫外線），它們將能量分開，并在可見光譜中重新發射。

因此，顏料發出的光似乎比實際落在它們身上的光多，從而產生絢麗的色彩。

顏色強度

選擇顏料時必須考慮顏色強度（或著色強度），顏色強度是有色顏料與另一種顏料混合時保持其特征顏色的能力，顏色強度越高，達到標準陰影深度所需的顏料就越少。

1.化學結構是影響顏料顏色強度的因素之一。

在有機顏料中，顏色強度取決于吸收某些波長光的能力，高度共軛的分子和高芳香的分子顯示出增加的顏色強度。
具有兩種價態的金屬而著色的無機顏料表現出高著色強度，相反那些陽離子被捕獲在晶格中的無機顏料顏色較弱。

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

在顏料合成過程中防止晶體生長，從而減小顆粒尺寸
通過高效分散提高著色力

顏料分散對涂料的色彩強度也起著重要作用，它使較細的顆粒具有膠體穩定性，從而避免其絮凝，充分發揮其固有的著色力。

顏料耐熱性

在涂料通常使用的溫度下，很少有顏料會發生降解，然而在較高溫度下，顏料的溶解度會增加，并可能出現遮色現象。因此，有機顏料的耐熱性與耐溶劑性密切相關。

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

另一個關鍵領域是卷材涂料，因為金屬絡合顏料在高溫下可能會與穩定劑發生反應，這會導致色調發生重大變化，顏料的晶體結構在高溫下會發生改變。

高結晶度顏料通常比多晶體顏料更耐熱，這是因為不同的晶體結構會對熱產生不同的反應，通常情況下，無機顏料的熱穩定性更強，黃色氧化鐵是個例外，它在高溫下會從晶體中失去水分。

熱穩定性與體系有關，這一點必須反映在任何測試中，所有測試都是在不同溫度區間對顏色進行評估，它們評估的是樣品與在最低溫度下處理的標準樣品之間的色差。

顏料耐光牢度

耐光性是根據整個顏料系統來評估的，而不僅僅是顏料，粘合劑為顏料提供不同程度的保護。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，因為在印刷油墨體系中，保護顏料的樹脂較少，而且還存在著光線穿過顏料層、被底材反射和再穿過顏料層的雙重效應。

其他顏料也可能會影響著色體系中的耐光性。其中包括：

鈦白粉會促進大多數有機顏料的光降解。因此，添加高比例的鈦白粉會導致耐光性變差。
氧化鐵可以提高有機顏料的耐光性。這是因為它能有效地吸收紫外線。

當兩種顏料的結合產生更好的耐光性時，稱為協同效應。當獲得的耐光牢度較低時，稱為拮抗作用。

一些無機顏料暴露在光線下不會改變，但大多數顏料和所有有機顏料都會以某種方式發生變化：可能會變暗或完全褪色。

顏料的抗光能力在很大程度上受其化學結構的影響，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，環境中的因素會極大地影響結果，這些包括大氣或油漆系統中水和化學物質的存在。

顏料體系的耐光牢度可以在最終配方和應用中進行真正的測試，耐光牢度測試必須在嚴格控制的測試條件下進行。

顏料耐候牢度

在戶外應用中，應根據著色顏料的耐候性能進行選擇，這一特性與耐光牢度密切相關，耐候性還包括額外的大氣條件（包括海洋中的鹽分、工業區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、氣候區域）
粘合劑類型
顏料濃度
是否含有二氧化鈦（通常會加速褪色）
所用光穩定劑的濃度和類型

性能還可能受到被涂物表面和加工溫度歷史的影響。

評估使用中的耐候性的最佳方法是在相關氣候區域進行戶外曝曬測試，這顯然并不總是可行的，廣泛使用的替代方法是加速試驗，除了氙燈之外，還可以使用濕循環和較長的干循環，耐候性用1-5灰度來表示，5表示無變化，1表示變化嚴重。

不溶解性

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

即使在油漆干燥時，顏料也應保持這些特性，油漆的干燥經常在高溫下進行，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氣氛的形式。

有機顏料在有機溶劑中的溶解程度有限，而無機顏料可能會受到其他成分的影響，在某些條件下，顏料可能會溶解，從而導致應用問題。

顏料的溶解度會產生以下問題：

發花 - 如果顏料溶解在溶劑中，當涂料干燥時，溶劑會到達表面并蒸發。顏料的結晶會以粉末的形式留在表面，由于溶解度隨溫度的升高而增加，這種現象在溫度升高時會加劇。
脫板--脫板現象與發花現象相似，但發生在塑料和粉末涂料中，這種現象并不是由于顏料溶解造成的，而是因為顏料表面沒有被適當潤濕，它通常主要發生在復雜顏料上，而且一旦從表面擦去就不會再出現。
滲色 - 干漆膜中的顏料可能會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，結果可能是災難性的。同樣，溫度升高也會加劇這一問題。
再結晶 - 在引入珠磨機之前，這種現象幾乎無人知曉，在研磨階段會產生熱量，使部分顏料溶解，一段時間后，溶解的 "顏料 "開始沉淀，顏料會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，這種現象會變得非常明顯。溶解度較高的顏料溶解后，當它從溶液中析出時，涂料就會呈現出第二種顏料的顏色。重結晶甚至會在水性體系中發生，可以通過使用溶解度較低的顏料或在分散過程中控制溫度來避免這種情況的發生。

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，如黑色和深藍色，吸收了落在它們身上的大部分光線，而黃色則不會。然而，炭黑和大多數有機藍色顏料是相當透明的，這是因為它們不會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到最佳效果。

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

無機顏料的折射率較高，而有機顏料的折射率則低得多。因此，大多數無機顏料是不透明的，而有機顏料則是透明的。

顏料的粒徑分布是影響不透明度的另一個重要因素，隨著粒徑的增大，顆粒對光線的散射能力也會增大，直至達到最大值，然后開始減弱，這種散射能力會提高顏料的遮蓋力。因此，隨著粒徑的增大，遮蓋力也會達到最大值，然后開始下降。

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

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

透明度

通常，透明度是通過盡可能減小顏料顆粒尺寸來獲得的，這是通過在顆粒形成涂層后立即包圍顆粒來實現的，這可以防止晶體的生長。用于這種涂層的最常見產品是松香或松香衍生物。這對于需要具有高透明度的印刷油墨顏料特別有用。它的另一個優點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機顏料，這是因為它們被廣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。

這就是所謂的協同效應。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。分散過程會影響透明度，這是由于顆粒團塊被分解成單個的原生顆粒。然而，原生粒子并不會在分散過程中被分割。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。

測量透明度 - 通過在黑白對比圖上涂抹涂料并測量色差來評估透明度。色差越大，透明度越高。

化學穩定性

樹脂、交聯劑、光引發劑和任何其他添加劑都可能與顏料發生反應并改變其性能。當紫外光固化涂料剛進入市場時，一些添加劑會降低其儲存穩定性，這會導致涂層在罐中凝膠化。

在選擇用于粉末涂料的顏料時必須格外小心，引發劑可以改變顏料色調并降低牢度性能。信譽良好的顏料制造商發布有關此類系統的數據，并在遇到困難時提供幫助。

另一個不利影響可能來自：

涂料接觸到的化學品。以冷凝水形式存在的水會嚴重影響漆膜，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。
許多有關化學穩定性的測試過程都是將化學品涂抹在涂層表面，這樣可以使兩者保持一定時間的接觸，然后測量涂層的褪色情況或相關化學品的染色情況。

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