一、颜色 颜色是在有光源照射下,经过反射、吸收等作用,从其表面反射或透射出来的进入人眼的光的颜色.任何物体,包括颜料的颜色是由照射光、物质本身性质和人眼所决定.(1) 颜色的三要素 任何一种颜色都由色调、明度和饱和度三个参数来确定.(2)色调 色调是彩色彼此相互区别的特性.物体的色调取决于光源光谱的组成和物体表面接受光源所反射(或透射)的各波长光通量的比例对人眼所生的感觉.在汽车bob娱乐体育官方入口 中对颜料颜色的选择及其重要。红、蓝、黄为三原色.
人眼所能感受到的可见光的波长范围为380-780纳米.人眼对光谱感受的灵敏度如下图所示.
物体表面颜色波谱长度及范围如下表所示.
下图为人眼对光谱色差的感受性.
(2)明度明度是物体颜色给人眼鲜明的感觉.物体表现对入射光的反射率越高,其明度越高.混入黑色越多,明度降低幅度越大.在红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色中,以黄色明度最高,紫色最低.明亮和亮度不等同.
(3)饱和度也称之为 彩度 .是指颜色纯粹的程度,也即色光单一的程度.当某种颜色在饱和状态下就是该色调的标准色.所以各种单色光是最饱和的色彩.黑、白、灰等饱和度为零,被称为无色彩.大红、鲜绿、纯紫等色光,其主色调的光波成分较多且较单一,因而色相最为明确.
2,颜色的分类
颜色一般分为消色和彩色两类.
(1)消色(中间色) 消色对可见光波无选择吸收的结果,只有明度的差别.以对可见光的反射率来判断:反射率在80%-90%以上时为白色;4%以下为黑色;中间为灰色.
(2)彩色黑白系列以外的颜色为彩色,彩色对可见光波选择吸收,全面包括颜色三要素.
3,颜色的表征体系
颜色的表征体系简称 色系 .颜色的表征体系主要有孟塞尔颜色表征体系、CIE颜色表征体系和中国颜色体系三种.
二、着色力和消色力
1,着色力
颜料的着色力也称为着色强度(tinting strength).表征某一种颜料与另一基准颜料混合后颜色的强弱,通常以白色颜料为基准来衡量各种彩色和黑色颜料对白色颜料的着色能力.
着色力是颜料对光的吸收和反射的结果,主要取决于吸收,吸收能力越大,其着色力越高.着色力的强弱取决于颜料的化学组成,同时也与颜料粒子的大小、形状、粒度分布和晶体结构等因素有关.同一色相的有机颜料比无机颜料的着色力高得多.颜料的粒径越细,粒度的分布范围越窄小,其着色力越高.但当颜料的粒径微细化到一定程度使着色力达到一个最大值后,着色力不仅不会继续增加,反而呈下降的趋势.下图为白色颜料粒径与着色力的关系示意图.
白色颜料的粒径对着色力的影响最为敏感,有机彩色颜料稍次.而且折射率愈高的颜料,影响愈显著.
实践证明,金红石型钛白粉的最高着色力处于颜料粒径0.4微米左右;锌钡白(立德粉)和氧化锌也大致如此.对有机颜料而言,偶氮颜料的粒径在0.1微米,酞菁蓝颜料粒径在0.05微米时,具有最高的着色力.
2,消色力
消色力是指一种颜色的颜料抵消另一种颜料色光的能力.一般颜料的着色力愈强,其消色力也愈强.通常用于评定白色颜料.一般地说,有较大的折射率,就有较高的消色力.在白色颜料中,二氧化钛的折射率最大,它的消色力也最高.
消色力除了与颜料的折射率有关外,还与其粒径和粒径分布有关.不同粒度的钛白粉有不同的消色力和着色底相.当钛白颗粒的平均粒径在0.2-0.23微米范围内,且粒度分布宽度狭窄时,对可 见光蓝光波段的散射能力增强,着色底相呈柔和蓝相.
消色力还与颜料的体积分数有关,颜料体积分数较低时,入射光的散射取决于单位体积中的颜料粒子数.因此,体积分数相等,粒径小的颜料含有较多的粒子数,散射光的光通量也多,消色力也相应地较大.但在高体积分数时,由于产生粒子密集现象,降低了光的散射能力和消色力,所以在高体积分数情况下,选择平均粒径较大的钛白粉反而能获得较高的消色力.
三、遮盖力
遮盖力(hiding power)是当颜料均匀地涂覆于物体表面时,遮盖住该物体表面底色的能力.遮盖力的光学本质是颜料和存在其周围的介质的折射率之差造成的.差值越大,遮盖力越高.如碳酸钙在溶剂型bob娱乐体育官方入口 中遮盖力很低,但在水乳胶漆中则有一定的遮盖能力.下表列出几种介质与颜料的折射率及部分有机颜料的遮盖力参考值.
四、粒度与分布
颜料的最佳粒径一般应为光在空气中波长的一半,即0.2-0.4微米.颜料通常是不同粒径的混合物.
1,颜料粒度对颜料性能的影响见下图
五、晶型
1,晶型对颜料综合性能的影响
在颜料的制造过程中,工艺条件的不同,会产生不同结晶型态的产品,其晶型、晶体大小及其分布各不相同. 即使是同一种化学组成的颜料,由于晶体的生长环境不同,也会出现不同晶格结构、晶体形状和晶体大小的颜 料颗粒,这些因素都直接影响其自身的颜料性能和与之相混合的bob娱乐体育官方入口 的性能.如光学性能、表面性能,在bob娱乐体育官方入口 中的分散性能、稳定性以至电性能、磁性能等等.二氧化钛以及以二氧化钛包覆云母薄片的云母钛珠光颜料是其中最为典型的例子.
2,晶型对颜料色纯度的影响
(1)无机颜料晶型对色纯度的影响晶格存在缺陷,晶格中掺杂其他杂合原子,不仅杂质本身具有显色作用,而且由于杂质离子会使晶体发生扭曲变形,失去对称性,致使颜料颗粒对自然光中不同波长的散射系数S值减少;而吸收系数K增大,颜料颗粒对自然光发生选择性吸收,颜料会带上其他色调.
(2)晶型对有机颜料色光的影响大多数有机颜料为结晶状态.晶体形态与颜料色光有密切关系.
六、化学组成
1,无机颜料
颜料的化学成分不仅是颜料间相互区别的主要标志之一,而且决定颜料的主要物理化学性质和在bob娱乐体育官方入口 中应用的特性.这些主要的物理化学性质包括:颜色、化学稳定性、耐酸碱性、耐光耐候性及毒性等.表现在bob娱乐体育官方入口 中的应用特性包括:颜料的分散性、湿润性、遮盖力、着色力、消色力、吸油量以及与树脂和溶剂之间的亲和力等等.
bob娱乐体育官方入口 用无机颜料对化学组成的主要要求是:
(2)化学纯度高而杂质少例如,钛白粉的化学纯度是影响bob娱乐体育官方入口 性能的典型实例.又如氧化铁红颜料,其化学稳 定性很高.纯度越高,颜色越纯正.如果采用硫酸法钛白生产工艺的副产品来制造铁红颜料,由于钛离子很难 除尽,铁红产品上可能蒙上一层 钛霜 而使颜色发萎.用工业级硫酸氧钛作沉积剂的银白云母钛珠光颜料, 由于Pe、Mn、Co、V、Pb等离子的干扰,不仅颜料的白度和光泽降低,还会使颜色发黄、发红或发黑等等.
(2)化学成分的稳定性高即要求颜料在高温、高湿、酸、碱等环境中不发生化学变化.如氧化铁红、氧化铁棕较氧化铁黄要稳定,在高温下,铁黄在350℃以上将转变成铁红;群青及镉系颜料不得与酸接触;而铬黄不得与碱接触等.
2,有机颜料
有机颜料的化学组成和结构对颜料的色光具有决定性的影响.
(1)在共轭双键体系中,共轭双键数目越多,选择吸收的波长越长,在同类族化合物中产生深色效应.
(2)在共轭体系的端部,若存在吸电子基团或供电子基团时,可使分子的极性增强,π电子的流动性增强,因而降低了分子的激化能,使吸收光谱向长波段方向移动,导致颜色加深.如共轭体系的一端接吸电子基,而另一端接供电子基,吸收波长便移向长波方向,产生深色效应.由此可见,颜料分子的不同颜色是由于分子中共轭体系的特定位置上,引入了不同的吸电子基团或供电子基团,它们之间的协同效应就导致深色和浓色效应.
七、吸油量
颜料的吸油量表示将液态油脂(也包含树脂或溶剂)缓慢滴入一定量的颜料粉体中,干燥颜料粉体表面吸收油脂,颗粒本身得到湿润,当粉体完全被油脂湿润所需要的最低数值,也即其被液体湿润的难易程度.颜料的吸油量在计算颜料色浆研磨时所需的最低树脂与溶剂加入量,是一个不可缺少的颜料质量技术参数.
颜料的吸油量与颜料本身组成、粒径、形状、表面积、颗粒表面的微观结构、颗粒间的自由空隙大小等因素有 关.
(1)颜料颗粒的平均粒径越小,比表面积越大,吸油量越大;反之亦然.
(2)颜料颗粒的形状越复杂,吸油量越大.针状颜料吸油最大,片状的次之,纺锤形更次之,球状的最低(无定形粉末不确定).
(3)颜料颗粒间的自由空隙越大,吸油量越大.
(4)经表面活性剂处理后的颜料,阳离子型的吸油量大,阴离子型的吸油量小.
(5)未经表面处理的颜料,因颗粒表面吸附着大量自由羟基,憎油而亲水,吸油量小.
(6)经水-气转相法生产的较酸处理的有机颜料的吸油量大.
八、耐光性与耐候性
耐光性和耐候性是颜料最重要的质量技术指标之一，在汽车bob娱乐体育官方入口 中对耐光性和耐候性有更高的要求.耐光性主要指耐受日光的照射(特指紫外线);而耐候性则指耐受大气的腐蚀.颜料长期受到日光的曝晒,酸雨的侵袭,其化学组成会发生某种程度的变化,其结果是色彩发生迁移,有机着色颜料的色彩渐渐褪去;无机着色颜料的色彩会不断加深.更为严重的是,颜料组成发生变化后,所生成的新物质具有光化学活性,在紫外线的作用下,起着催化剂的作用,从而加速成膜物质的老化,使涂膜脆性增加而破坏,以致使涂膜完全失去装饰和保护作用.
颜料的耐光性和耐候性与颜料的化学组成密切相关.通常,大部分的无机颜料具有良好的耐光和耐候性,仅少数品种受到光照后其化学组成发生变化.而大多数的有机着色颜料的耐光、耐候性较差.
九、耐热性
耐热性通常指颜料在混入树脂后在热交联固化过程中所能耐受的最高温度.同时也指直接接触热源时的耐热最高温度.
bob娱乐体育官方入口 用颜料的耐热性,一般来说,无机颜料高于有机颜料.
十、耐水性
大多数颜料都是耐水的,少数无机颜料和有机颜料中的色淀和盐类耐水性较差.耐水性差的颜料用于溶剂性bob娱乐体育官方入口 将对涂膜质量产生影响.例如偶氮等有机颜料的耐水性差,以其着色的bob娱乐体育官方入口 即使已经形成了坚固的涂膜,在使用过程中如遇到水后,会发生 渗色 现象,即颜料会发生迁移,从涂膜内部迁移至表面,产生条纹、花斑等漆病.
但是如果将其用于水性bob娱乐体育官方入口 ,这种现象一般不会发生.
颜料在生产和加工过程中,要接触不同种类的电解质,其表面的电特性十分复杂.
加之在破碎和研磨时,颗粒表面积累了大量的静电荷.因此,不论是何种颜料,如果未经特殊处理,颜料颗粒表面会吸附大量空气中的水分.低于技术标准的游离水分对bob娱乐体育官方入口 的制造有时是有利的.例如使用砂磨机研磨炭黑树脂色浆时,含游离水分的炭黑比不含游离水分的炭黑更容易达到规定细度.
十一、耐酸、碱和耐化学药品性
1, 耐酸性
有些颜料不耐酸,不能用于酸性树脂,更不能用于带酸性的固化剂中.制成的涂膜也不能使用在酸性的环境中.耐酸性优良的颜料品种有钛白、炭黑、铁蓝、氧化铬绿以及部分有机颜料.碱性颜料不耐酸.
2,耐碱性
制造耐碱性bob娱乐体育官方入口 必须选用耐碱性颜料.耐碱性优良的颜料品种有:氧化锌、钛白、立德粉、橘铬黄、镉红、镉黄、群青等.铬黄、铁蓝及部分有机颜料耐碱性差.
3,耐化学药品性
在化学药品中,除去酸、碱等腐蚀性物质之外,还有一些诸如盐类、强氧化剂等,盛装和输送这些物质的设备管道防腐蚀bob娱乐体育官方入口 ,应当考虑所选用的颜料必须能长期耐受这些物质的侵蚀.另外,bob娱乐体育官方入口 中的颜料的耐化学药品性,还应考虑树脂的分解物和bob娱乐体育官方入口 助剂如分散剂、流平剂、 光稳定剂、热稳定剂、消泡剂等对颜料性能的影晌
十二、湿润性和分散性
1,湿润性
湿润性是指颜料与树脂和溶剂的混合物亲合性.颜料在使用时旧的固-气界面消失,新的固-液界面建立,这种现象称为 湿润 .与颜料表面能有关.当颜料粒子加入到树脂或溶剂中,如果界面张力过大,就不能被树脂、溶剂所湿润.颜料将不能完全和均匀地分布到树脂与溶剂中去,其结果是,颜料粒子从树脂、溶剂中离析,形成涂膜后将产生诸如颗粒、凹坑、颜色不均等漆病,即使添加大量湿润助剂也无济于事.颜料的湿润性与颜料的表面化学物理特性有关.通常要求颜料在形成商品之前,要进行表面处理(即后处理),例如包膜钝化处理、表面活性剂处理等,用以降低颜料的表面能,提高其表面活性.
2,分散性
分散性是指颜料颗粒在树脂和溶剂中均匀分布的能力.任何颜料在贮存过程中,都有不同程度的凝聚成 团簇 的倾向,这样就需要经过研磨和搅拌机械产生的剪切力来使 团簇 崩裂成单个的颜料粒子.添加分散助剂是必要的.分散剂在颜料的分散过程中起到促进磨碎、湿润及防止凝聚的作用.分散剂被吸附于颜料颗粒表面,降低了表面张力并向颗粒间隙或裂 纹渗透,防止它们再结合,降低了研磨能量,缩短了研磨时间.其中,湿润是分散的必要条件.经表面处理的 颜料不但湿润性好,分散性也得到改善.
十三、密度和比容
密度是指单位体积内所含的颜料质量.由于颜料是松散的粉状物料,颜料粒子间存在着空隙,其体积应是堆积体积,其密度为表观密度.比容与密度互成倒数的关系.
十四、与合成树脂、溶剂的混合性
1, 混合的一般原则
颜料与合成树脂、有机溶剂的混合性,取决于它们的化学组成、结构和颜料粒于的表面特性.对无机颜料而言,完全取决于其表面物理化学性质.例如,未经表面处理的锐钛型钛白,由于颗粒表面吸附着大量自由羟基(-OH),呈亲水性,与非极性溶剂和树脂的混合性差,但却能与极性溶剂和树脂很好地混合.
有机颜料通常要视其分子共轭体系的端基而定,含吸电子基的较含供电子基的更容易为极性溶剂和树脂所混溶.而共轭双键的数目越多,越能被非极性溶剂和树脂所湿润.这也是为什么深色的有机颜料较浅色的颜料在树脂中分散快得多的原因.颜料与溶剂和树脂混配的一般原则是:
(1)极性颜料+极性树脂+极性溶剂;
(2)非极性颜料+非极性树脂+非极性溶剂+表面活性剂(bob娱乐体育官方入口 助剂);
(3)极性颜料+非极性树脂+极性溶剂+表面活性剂(bob娱乐体育官方入口 助剂);
(4)非极性颜料+极性树脂+非极性溶剂+表面活性剂(bob娱乐体育官方入口 助剂).
2, 各种颜料与树脂的混合性
(1)主要无机颜料的性能及与合成树脂的混容性举例列于下表中.
(2)有机颜料在bob娱乐体育官方入口 中的适应性
除个别品种外,有机颜料对溶剂型bob娱乐体育官方入口 都适用.除偶氮色淀颜料以外,也适合于水性bob娱乐体育官方入口 中.
十五、着色颜料间的配伍禁忌
着色颜料间的配伍禁忌见下表.
注:
1,●代表能相互混合,即可干拼,也可湿拼,不发生化学反应;△代表能混合,但要视颜料表面处理情部而定,能干拼,混拼时可能发生不良反应;×代表不能混合,即不能干拼也不能湿拼.否则会发生褪色、颜色迁移、色相互补使亮度降低或有危险.
2,本表所列颜料为最常用的几种bob娱乐体育官方入口 着色用颜料;
3,本表中的颜料为常规粒级颜料,不包括同类的纳米级颜料;4,随着颜料改性和表面处理技术的提高,颜料使用的禁忌范围也越来越小.实际操作应以实验结果为准.
十六、颜料的毒性
含有铅、铬等化合物的无机颜料一般认为是有毒颜料,世界各国均制定厂相应的法规,严禁用其着色的bob娱乐体育官方入口 涂饰与食品有关的容器、玩具等物件.几种常用颜料含重金属元素及其组成列于下表.一些汽车bob娱乐体育官方入口 对bob娱乐体育官方入口 中重金属含量有严格规定。
