铅铬酸盐更换| 2015-09-01 | PCI杂志 - 188bet搏金宝,188金宝搏bet官网

由于铬酸铅颜料的毒性，近年来全球铬酸铅的使用量显著下降。仅在过去十年中，用量就从2000年的9万吨下降了一半以上。¹然而，由于铬酸铅的优异的价格/性能以及颜料在调色系统中的部分使用，到目前为止还没有完全替代。2015年5月REACH附件XIV的批准要求再次增加了对替代配方概念问题的关注。

结果一览

取代铬酸铅在技术上具有挑战性，但可能实现。单个颜料的1:1替换是不可能的。
选择的方法是适当的有机和无机颜料的巧妙组合。隐藏力是由无机部分实现的。有机部分用于调节色彩强度、色度和色相角。
耐候性取决于所使用的有机颜料，可以适应特定的要求。
定制的干颜料制剂允许在接近全色度的颜色范围内1:1的替换，从而提供快速和具有成本效益的配方。
杂化颜料色度增强技术为高亮度颜料的配制提供了广阔的前景。
替换铬酸铅会增加配方成本。增加取决于各自的公式和/或颜色，以及要实现的特性。

铬酸铅通常用于在漆膜中实现良好的隐藏力和高亮度水平。事实上，到目前为止，还没有一种单独的颜料可以精确地1:1替代特定的铬黄P.Y. 34或钼酸红P.R. 104颜料。即使对有配色经验的应用技术人员来说，这种配方的重新配制仍然是一个挑战。使用多种颜料的颜色配方是目前最先进的技术。颜料组合、混合颜料和定制颜料制剂已经成功地用作铬酸铅的替代品。用于此类组合的经典颜料包括有机组分P.Y. 74、P.Y. 83、P.Y. 139、P.Y. 151、P.Y. 154、P.R. 112和P.R. 254，以及有机组分P.W. 6、P.Y. 53、P.R. br。24和P.Y. 184为无机组分。在这些组合中，无机成分有助于实现隐藏力，而有机成分用于调节色调角度、色度和色彩强度。

单个颜料的色度和色相角

为了能够比较无机颜料和有机颜料的性质，研究人员在5%的着色水平下进行了研究，这是有机颜料的典型着色水平，而无机颜料的着色水平非常低。当湿膜厚度为500 μ m时，在使用的测试系统(2c - acrylic)中可以实现具有相当隐藏力的涂层。在绘制色度与色相角的关系时，各个颜料在色彩空间中的位置不同(图1)。

铬酸铅的色度在有机颜料的水平上，无机有色颜料的色度在P.Br水平上。24, P.Y. 53和TiO₂(由于色度低，未在图1中显示)均处于明显较低的水平，钒酸铋除外。为了进行比较，我们输入了信号黄(RAL 1003)、交通黄(RAL 1023)、交通红(RAL 3020)和火焰红(RAL 3000，人们喜欢用铬酸铅配制)。这些RAL颜色的色度均低于本研究中有机颜料和个别铬酸铅颜料的色度。

单个颜料的遮盖力和显色力

众所周知，涂料的隐藏力是在无机(而不是有机)颜料的帮助下实现的。在某些情况下，这并不取决于颜料本身的隐藏能力。如果比较相同的色素沉着水平，某些有机色素也表现出良好的隐藏能力，如表1所示。

然而，无机颜料通常表现出较低的吸油性，可以在较高的颜料浓度中使用。这也反映在商业色素膏所能达到的最大色素浓度上。相应地，在实际应用中，较高的色素沉着可以达到较高的不透明度。

有机颜料通常比无机颜料表现出更高的颜色强度，如图2所示，如果不考虑钒酸铋P.Y. 184或铬酸铅等例外情况。因此，有机颜料非常适合用来弥补在模拟铬酸铅行为的颜料组合中隐藏无机颜料的显色强度不足。

无机有机结合

由于无法在单个颜料的基础上实现铬酸铅的1:1替代，因此重新配方的特殊挑战在于要求将不同颜料的色度参数(色度C*、色相角h°和隐藏力CR)部分对立的组合起来，使其在很大程度上对应于铅颜料的三个参数。

这一过程必须考虑到工业涂料大多是明亮的接近全阴影的颜色。重新配方通常只能通过无机和有机颜料的巧妙组合来实现。然而，如前所述，这两种颜料组的颜色强度有显著差异，因此在许多情况下，不可能仅用一种颜料组合来取代含有不同二氧化钛含量的多种配方的铅颜料。因此，在开发之前确定涂料的色彩需求轮廓是很重要的，以便在色彩空间中“精确地”确定合适的颜料组合。然而，通过在单个色素的基础上使用比色数据库，在许多情况下可以开发一种替代色素沉着。这种无机/有机颜色匹配的增量过程如下所示，通过重新创建铬黄色颜料的例子。

表2编译了CIELab值和各个着色步骤的隐藏功率。组合4的颜料比例为43% P.Y. 184和57% P.Y. 151，是与P.Y. 83、P.G. 17和p.b. k进行最终微调的最佳基础。11.组合9在计量和视觉上都与铬黄参考颜料表现出良好的一致性。应该强调的是，两种全遮光涂层都具有相同的98%的高遮盖力(图3)。

在类似的过程中，工业颜色如RAL 1003(信号黄)、RAL 1023(交通黄)或RAL 3000(火焰红)可以通过有机和无机颜料的组合而不含铅地配制。表3(图4)总结了以P.R. 104(公式A)和无机/有机形态杂化颜料(公式B)为基础对RAL 3000进行配色的结果，可以看出，以杂化颜料为基础的公式B在相同色度角的情况下，色度甚至更高。色度增强是杂化颜料技术的固有特性，是由特殊的无机载体基板衍生而来。²

定制解决方案

在许多情况下，可以通过混合上述单个颜料和/或混合颜料来获得所需的颜色。然而，除了特定于颜料和特定于比色的实验室技术，这一过程还必须考虑到后续的操作实施。例如，对于表2中给出的例子，五种单独的颜料，有些是少量的，必须称出，混合和分散。如果有必要，颜色必须检查和纠正。

颜料工业对替代解决方案的探索导致了定制干颜料制剂的发展。这些粉末形式的多种色素制剂是根据特殊的市场需求以有针对性的方式开发的。因此，它们允许快速和具有成本效益的配方。“HeucoFit铅替代品”干制剂就是一个很好的例子。这些色素制剂已被开发用于直接1:1取代铬黄和钼酸红颜料。在选择颜料时，重点是在接近全色度的颜色范围内，比色性和隐藏力的良好平衡。这在工业涂料领域尤其有趣，因为通过一层低层厚度的涂料应用来良好的基材隐藏是必要的。图5对比了Heucofit LR 1006401和高亮度铬黄颜料在全阴影和两种钛白粉还原下的颜色梯度。在接近全色度的颜色范围内，有良好的色彩一致性，随着二氧化钛水平的提高而降低。这种效果是由于颜料制剂中所含的有机颜料与铬酸铅相比具有较高的显色强度。 The visual assessment of the full-shade coat confirms the good conformity found metrologically (Figure 6). Customized pigment preparations are also available for replacing molybdate red (Figure 6).