1 前 言
临界颜料体积浓度是指基料正好覆盖颜料粒子表面, 并充满颜料粒子堆积空间时的颜料体积浓度,通常用CPVC 表示。其主要特征是: 在低PVC 值时,颜料粒子表面很少接触, 但随着颜料的增加, PVC 超过某一极限值时, 基料就不能将颜料粒子间的空隙完全充满, 这些未被充满的空隙就留在涂膜中, 因此涂膜的物性以该PVC 的极限值为界限, 开始急剧下降。此点的PVC 值称作-- 临界颜料体积浓度 中国机械网okmao.com。
临界颜料体积浓度( CPVC) 是设计乳胶漆配方时非常重要的参数之一, 通常高档或外墙用乳胶漆配方的PVC 一般不超过CPVC, 否则, 涂膜的许多物性将受到不利影响。反之, 一般内墙用乳胶漆的PVC 可超过CPVC。随着乳胶漆市场竞争的日趋激烈, 为了降低成本, 增强竞争优势, 研制高PVC 乳胶漆已成为各乳胶漆厂重要的研究课题。
两个PVC 值相同的乳胶漆配方, 因选用的乳液、颜料及填料等不同, 其CPVC 值并不相同。因此, 要使乳胶漆既有高的PVC值, 其质量又能符合国家的有关标准要求, 关键在于使乳胶漆有高的CPVC 值, 从而最大限度地缩小其PVC 与CPVC 值间的差距。
乳胶漆的CPVC 值受配方中所选用的乳液、颜料、填料三者影响最大。为了降低成本, 高PVC 乳胶漆配方中价格低廉的填料用量很大, 乳液和颜料则用量较少。因此, 高PVC 乳胶漆的CPVC 值受填料的影响较大。
2 CPVC 值的GILSONITE 测定法
利用涂膜的物理性能在CPVC 点出现突变的特性, 可以通过试验进行CPVC 值的测定。GILSONITE测定法的原理与方法如下:当配方中PVC 值低于CPVC 值时, 颜料粒子表面及粒子间的空隙完全为乳液树脂所覆盖和填充, 这时的涂膜是致密而无孔的。
而PVC 值超过CPVC 值时,由于树脂不能将粒子间的空隙完全充满, 这些未被充满的空隙就被空气填充并留在漆膜内而开始产生多孔性。多孔的漆膜会吸收GILSONITE 溶液! ! ! 一种15% 的天然沥青的溶剂汽油溶液, 这种吸收是不可逆的。吸收了GILSONITE 溶液的漆膜会明显变色, PVC值超出CPVC 值愈多, 多孔性就愈厉害, 吸收的溶液越多, 由此而导致的变色程度也愈深。通过测定同一系列不同PVC 值的乳胶漆漆膜的变色性, 即可测得该乳胶漆配方的CPVC 值。
漆膜的制备方法如下:用涂布器将待测乳胶漆涂布在厚度为200 um 的白色PVC 塑胶片上, 形成125 mm * 300 mm *300 um的湿膜。涂好后立即裁剪此PVC 片, 去除湿膜边缘的厚涂层及未上漆的部分, 制得一张84 mm * 235 mm的标准湿膜片。将此膜片在温度23oc , 湿度50% 的条件下, 经过48 h 的养护, 即得待测漆膜片。
将待测漆膜片浸于GILSONITE 溶液中, 浸入深度为70 mm, 7 s 后取出, 即而用溶剂汽油反复冲洗漆膜, 直到漆膜中无GILSONITE 溶液流出为止, 冲洗完后用抹布将漆膜上残留的溶剂吸干。漆膜晾干后, 用目测法, 也可用光度计测定其变色性。光度计测出的
漆膜浸入溶液前后的光反射值之差用LR 表示。
3 测试结果与分析
用GILSONITE 法测定了乳胶漆常用的几种填料,如轻钙、重钙、滑石粉、超细硅酸铝等( 表1) 的CPVC值。测试时所用的乳液和颜料相同, 配方中颜料与填料的用量比为10:90, 测试结果见图1。
从图1 可以看出, 由于粒径和吸油量的不同, 同一种填料( 如E1 和E2) , 测得的CPVC 值并不相同。表现为填料的粒径变小, 吸油量增大, CPVC 值降低。图1 中E1 和E2 的CPVC 值相差约4 个百分点。填料E3 的化学组分与E1 和E2 相同, 由于其粒径更小,因此它的吸油量更大, CPVC 值也更低。与E1 相比,E3 的CPVC 值下降了约15 个百分点。
粒径与吸油量影响CPVC 值的典型例子是填料E5。由于超细硅酸铝的粒径极细, 对改善钛白粉( 一般粒径约0.2~ 0.4 um) 在漆膜中的堆积分布并提高其遮盖力非常有效。但它极细的粒径与很高的吸油量使CPVC 值大大降低, 图1 中E5 的CPVC 值仅为40% , 与粒径较粗的E1 相比, 下降了约25 个百分点,这对乳胶漆的物理性能将带来极大损害。
因此, 超细硅酸铝在配方中不能大量单独使用, 用量也应小心控制。E4 的吸油值虽然比E1 大, 粒径也比E1 要小, 但其CPVC 值却比E1 还大。这是由于滑石粉是片状颗粒形态, 而轻钙与重钙均为球状形态, 这一结果说明片状滑石粉在配方中可有效提高乳胶漆的CPVC 值。
此外, 它还说明吸油量高并不一定就意味着该填料会降低CPVC 值。
4 GILSONITE 法的局限性
用GILSONITE 法测定乳胶漆的CPVC 值既快捷又方便, 大多数情况下所得结果非常可靠。但该法也存在着一定的局限性。比如图1 中E4 的??LR 值变化很小, 测得的CPVC 竟有74%之高, 而用其他方法,如涂膜张力测定法测得E4 的实际CPVC 值约65% ,两种方法的误差有近10 个百分点。
其原因在于片状的滑石粉极大地改善了颜料在漆膜中的堆积分布, 其自身的堆积也十分致密, 漆膜表面如仿瓷一般。这使GILSONITE 溶液难以渗透和被漆膜吸收, 导致所测得的CPVC 值偏高。
当粒径很细的颜料与粒径相对较粗的球形填料配合使用时, 粗粒填料间的空隙相对较大, 细粒的颜料会占据这些空隙。因颜料与填料间堆积较为紧密,阻碍了GILSONITE 溶液渗透入这些空隙中, 使测得的CPVC 值有较大偏差。这时就应该用其他方法, 如漆膜张力法来测定, 以得到更为可靠的CPVC 值。