顏料體積濃度(PVC)影響二氧化鈦粒子之間的距離。低PVC涂料中二氧化鈦粒子之間的距離大;高PVC涂料二氧化鈦粒子之間的距離小,粒子排列擁擠。當(dāng)粒子之間的距離比光波半波長還小時(shí),單個(gè)粒子不再具有獨(dú)立散射中心的功能,反而降低遮蓋效率。
在不同PVC丙烯酸涂料配方中,二氧化鈦遮蓋力、涂料涂布率與PVC的關(guān)系,在PVC低于20%時(shí),隨PVC增加,二氧化鈦的遮蓋力增大;在PVC高于20%時(shí),隨PVC增加,二氧化鈦遮蓋力下降;在PVC為20%時(shí),二氧化鈦的遮蓋力最高。最佳PVC與二氧化鈦粒徑、基料折射率等因素有關(guān)。PVC低于30%時(shí),隨PVC增加,涂布率增加;PVC在30%至50%之間時(shí),隨PVC增加,涂布率基本不變。在PVC高于50%時(shí),隨PVC的增加,二氧化鈦遮蓋力和涂布率都增加,這是因?yàn)镻VC高于50%時(shí),基料不能包覆二氧化鈦顆粒,空氣取代一部分基料形成島狀空氣團(tuán),產(chǎn)生新的散射中心。由于空氣的折射率為1.00,小于基料的折射率,由式(1)可知,空氣代替基料后,np—nb的值變大,因此遮蓋力增加;并且PVC越高,空氣取代基料就越多,遮蓋力也越高,這就是通常所說的空氣干遮蓋效應(yīng),這也是含填料的高PVC涂料設(shè)計(jì)的依據(jù)。
綜合以上分析,在只含二氧化鈦顏料的涂料配方中,最佳PVC的選擇在20%-30%之間。
金紅石型二氧化鈦遮蓋力與基料折射率的關(guān)系
遮蓋力、顏料折射率、基料折射率之間的關(guān)系見式(1)
HP∝cm2∝0.16(np—nb)2…………………(1)
式中HP—遮蓋力;
np—顏料折射率;
nb—基料的折射率;
m—為Lorentz指數(shù),m:0.4(np—nb)。
從式(1)可以看出,當(dāng)顏料一定時(shí),基料折射率越小,遮蓋力越大。不同基料折射率測試結(jié)果可以看出,在乳膠漆體系中,純丙乳液比苯丙乳液折射率小,在溶劑型基料中,溶劑型丙烯酸比醇酸樹脂的折射率小。因此,在同樣的配方(PVC、二氧化鈦含量相同)中,純丙乳膠漆比苯丙乳膠漆的遮蓋力要強(qiáng),溶劑型丙烯酸涂料比溶劑型醇酸涂料的遮蓋力要強(qiáng)。
填料對金紅石型二氧化鈦遮蓋力的影響
填料粒徑對金紅石型二氧化鈦遮蓋力的影響
填料(體質(zhì)顏料)在中高PVC涂料配方中大量使用,它既可以降低成本,也對涂料的流變性、涂膜的力學(xué)性能等方面產(chǎn)生影響,但填料的粒徑太大時(shí)會影響二氧化鈦的遮蓋力。配方5-7對比率(遮蓋力)測試數(shù)據(jù)說明細(xì)粒徑填料可以提高二氧化鈦的遮蓋力。3個(gè)配方相同,表明大粒徑填料不利于二氧化鈦的遮蓋力。填料對遮蓋力的影響可以用圖3表示。
在涂膜中,細(xì)粒徑填料使二氧化鈦分布更均勻;大粒徑填料使二氧化鈦聚集,降低了二氧化鈦的遮蓋力。
金紅石型二氧化鈦遮蓋力與填抖折射率的關(guān)系
填料在涂膜中對遮蓋力有兩個(gè)方面的影響,一方面,填料本身具有一定的遮蓋力,由式(1)可知,填料折射率越大,其遮蓋效應(yīng)越強(qiáng);另一方面,在涂膜中,填料相當(dāng)于基料,式(1)也可看出,填料(相當(dāng)于基料)的折射率越低,遮蓋力越強(qiáng)。在一個(gè)配方中,選用低折射率還是高折射率的填料,要看哪一個(gè)方面起主要作用。
填料折射率的大小關(guān)系為:硅灰石>高嶺土>滑石粉。3種填料粒徑接近(均為1250目),粒徑因素的影響很小。在含二氧化鈦純丙乳膠漆體系中,涂料遮蓋力大小關(guān)系為:硅灰石>高嶺土>滑石粉,因此,填料本身的遮蓋效應(yīng)起主要作用,折射率越大其遮蓋作用越強(qiáng)。在含二氧化鈦苯丙乳膠漆體系中,涂料遮蓋力大小關(guān)系為:滑石粉>硅灰石>高嶺土,由此可見,滑石粉基料效應(yīng)大于其本身的遮蓋效應(yīng)。
從3種填料和純丙乳液、苯丙乳液的折射率可以看出,3種填料的折射率均大于純丙乳液的折射率,而滑石粉的折射率小于苯丙乳液的折射率。由此可見,當(dāng)填料的折射率大于基料的折射率時(shí),填料本身的遮蓋效應(yīng)占主導(dǎo)因素,折射率越大其遮蓋作用越強(qiáng);當(dāng)填料的折射率小于基料的折射率時(shí),填料的基料效應(yīng)起主導(dǎo)因素,低于基料折射率的填料有更強(qiáng)的遮蓋效應(yīng)。
填料的折射率一般在1.45—1.65之間,基料既折射率一般在1.45—1.60之間。當(dāng)涂料選用低折射率的基料時(shí),選用高折射率的填料可以提高二氧化錨的遮蓋力;當(dāng)涂料選用高折射率的基料時(shí),選用低子基料折射率的填料可以提高二氧化鈦的遮蓋力。