第三章 有关涂料必备的几个概念

data-full-width-responsive="true"> 涂料配方的设计，无论是对于企业还是从事涂料配方开发的技术人员来说，都是很重要的。在研究过程中，特别是新从事涂料工作的人员来说，其中关于涂料的几个概念尤其重要。本章节，我对这些必要的问题做一阐述。1 涂料体积含固量（NVV%）涂料中不挥发物的含量，形成涂料的干涂膜，一般用不挥发物的质量百分比或体积百分比表示（体积含固量）。涂料体积含固量较高，涂料中水量少，增稠容易，需要较少的增稠剂可以满足中剪切黏度（KU）目标值，同时涂料有较高的ICI黏度。较高含固率的涂料，可获得较厚的、密实的涂层。同厚度的湿膜，较高不挥发体积分涂层，从湿膜中分离出进入大气中的物质少，涂膜中由于挥发分的挥发而遗留下来的空洞相对少，涂膜致密度较高，涂膜强度较强。涂料体积含固量计算式NVV=（V颜料+V填料+V乳液）/1002 颜料体积浓度（PVC）和临界颜料体积浓度（CPVC）21颜料体积浓度（PVC）涂料化学师使用一个叫做颜料体积浓度（PVC）的概念，以说明涂料配方中颜料对粘结剂的相对比例。涂料配方的设计中，最重要的一个内容就是根据性能要求，决定颜填料和基料的比例。颜料体积浓度（PVC）就是涂料配方中的一个重要参数。其定义为在涂料的干膜中颜料和体质颜料（填料）所占的体积比：与涂料的不同光泽度相关的标准颜料体积浓度值见下表：这样，在设计平光涂料的配方时，颜料含量的选泽范围就很广。优质平光涂料，包括内墙涂料和外墙涂料，其颜料体积浓度一般在38%--50%的范围内。因为这些平光涂料中，每颗颜料粒子周围都有更多的粘结剂，在其它特性持平的情况下，它们比PVC含量更高的平光涂料有更好的耐久性。这些其它特性包括内墙涂料的耐擦洗性和耐沾污性，以及外墙涂料的保色性、抗粉化性、防霉性和一般的耐久性。涂料颜料体积浓度PV体分，其中涂膜中刚性颜填料粒子体积在整个涂膜中所占的体积百分数为涂料的PVC值，PVC决定着涂料的成本和也牵涉到涂膜性能，PVC高，涂膜中刚性成分多，涂膜脆，耐粘污性好，涂膜透气性好，致密程度低，PVC低，涂膜中软性的黏结料多，涂膜封闭性好，耐粘污性差。PVC计算式：其中，VP颜填料体积 VB黏结料体积。22涂料配方临界颜料体积浓度（CPVC）含义涂料配方中，当颜填料量很少，乳液量很多，涂膜中的基料能够充分润湿和包裹颜料粒子，这时颜料分散在基料中，处于不连续的分散状态，随着配方中颜填料量的增加，基料量的减少，当配方中恰巧有足够的黏结料或乳液润湿颜填料粒子，此时的颜料体积浓度PVC称之为临界颜料体积浓度CPVC。继续增加粉料量，减少乳液用量，即PVC高于CPVC，此时，基料无法润湿所有的颜填料颗粒，粉料松散地存在于涂膜中，从而使涂膜质量变差。随着涂料配方中PVC的变化，涂料施工后其涂膜在拉伸强度、涂膜密度、附着力等机械性能，渗透性、起泡性、抗锈蚀等渗透性，光泽、遮盖力、着色力等光学性能都发生变化，涂膜诸多性能在CPVC点及附近将发生急剧变化。其中，为基料密度P1、OA1、n1颜填料1密度、吸油量和体积分数P2、OA2、n2颜填料2密度、吸油量和体积分数P3、OA3、n3颜填料3密度、吸油量和体积分数单一品种颜填料临界颜料体积浓度式23 PVC和CPVC之间的关系当PVC为某值时，基料刚好填满颜填料无规则堆积所形成的空隙，这时的PVC值被称为临界颜料体积浓度CPVC。CPVC是涂料配方中一个重要的参数。当涂料配方的PVC值超过CPVC值时，成膜物质不足以填充颜填料堆积所形成的空隙时，涂层的物理和化学性能将出现一个转折点。对溶剂型涂料，配方中颜料和体质颜料的品种和重量不变时，无论树脂量怎样变化，其PVC值是可变化的，但CPVC值是个常数。在大多数情况下CPVC值只与颜填料的粒径分布及粒子的几何外形有关。对于球形颜料粒子，可以通过理论计算获得其CPVC值。然而对于水性乳胶漆来讲，它的基料――乳液并不是在溶剂中的溶液，而是分离的，球形的乳胶颗粒的悬浮液。它与颜料都是以粒子状态分散于水介质中。在成膜过程中，随着水分的挥发，基料的粒子和颜填料的粒子共同形成紧密堆积，基料粒子变形，分子链相互扩散粘合而形成紧密涂层。其CPVC值不仅与颜填料的粒径分布和粒子的几何外形有关，也与基料－乳液的粒径及粒径分布，粒子形变能力（玻璃化温度）及几何外形有关。即使在相同的颜填料品种和重量条件下，使用不同的乳液（包括成膜助剂），其CPVC值会随之改变。为了跟溶剂型涂料有所区别，有人把乳胶漆的CPVC称为LCPVC。不同PVC的乳胶漆其涂膜具有不同的性能。一般来讲当PVC＜CPVC时，涂膜的附着力，耐洗刷性，流平性等较好。当PVC＞CPVC时，涂膜性能有较大的变化，耐洗刷性会急剧下降，透气性上升。由于填料与基料的折光指数相近，在低PVC时填料没有遮盖力。当PVC＞CPVC时，基料已不能完全包住颜填料，涂膜中形成颜填料，基料和空气三相共存，而填料和空气的折光指数有一定的差距，这时的填料会呈现一定的遮盖力。通常外墙用乳胶漆和高档内墙乳胶漆配方的PVC小于CPVC，而一般的内墙乳胶漆的PVC可以超过CPVC。为了降低成本，提高市场竞争力，研制高PVC的乳胶漆成为重要的课题之一。要使乳胶漆既有较高的PVC值，又保持较好的涂膜性能，关键是乳胶漆有较高的CPVC，并尽量缩小其PVC与CPVC之间的距离。