散射效率
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二氧化钛被用于描绘一个世纪以来,在过去的50年在建筑涂料已成为主要的白色颜料。效用的增加是由欲望减少白色铅的毒性和环境影响。此外,较高的折射率和更大的光学白度允许构建实现high-hiding白色油漆。二氧化钛供应商继续完善他们的流程,最大化减少杂质散射和遮盖力和优化粒子的大小和分布。
今天的商业等级的二氧化钛可能接近理论极限单个粒子的散射获得这昂贵的原材料。然而,大多数涂料配方中使用时,这个值是失去因为二氧化钛的单个粒子不能分散独立于彼此。粒子接近彼此干扰的能力有效地散射光线。这种效应被量化为散射的重叠量,比实际的大颗粒,(1)和被称为依赖散射或更常见,拥挤。有三个因素导致拥挤:
- 使用水平或漆膜二氧化钛浓度;
- 扩展器的影响,尤其是那些较大的颗粒大小;
- 二氧化钛的质量分散或分布在漆膜。
在白色的所需的用量,粉彩和介质基地低于临界PVC (CPVC)油漆、二氧化钛散射效率受到拥挤、所描述的常规二氧化钛线如图1所示。
当使用高水平的二氧化钛几乎没有可以克服这个效果。二氧化钛在漆膜的分布,在最好的情况下,随机的。因此,颜料颗粒不等距的,结果在浓度低和高的地区,如图2所示。高浓度区域降低二氧化钛的散射效率通过夸大拥挤的影响。提高二氧化钛的散射效率可能会降低成本的制定以及环境足迹通过允许减少使用昂贵的原材料和能源密集型的水平。
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填充剂也扮演一个角色在二氧化钛的散射效率增加拥挤效应,因为他们减少体积,二氧化钛可以占领。(2)Extender拥挤是最明显的延伸部分大于直径几微米。小粒度填充剂用于最小化的影响,但他们并没有完全消除。间距的效果经常归因于小填充剂不会导致隐藏高于与二氧化钛的分散在一个实现unextended油漆。是non-crowding小粒度填充剂的影响,不是一个活跃的空间效果,允许油漆方法破坏隐藏获得最好的随机分布。
不同的颜料和填充剂的效果可以显示在一个简单的实验。一个模型建筑涂料配方是由22 PVC的二氧化钛。添加了三个不同的颜料和填充剂,同时保持了二氧化钛PVC和体积固体。总PVC被允许增加额外的色素和extender。颜料和填充剂10µm碳酸钙、1.5µm煅烧粘土,和0.4µm不透明聚合物。
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油漆的散射测量和绘制在图3。注意,大大减少散射的大型碳酸钙extender,表明增加拥挤效应。对散射的small-particle-size煅烧粘土几乎没有影响,表明最小拥挤的变化。不透明聚合物实际上增加了散射。散射与填充剂不同,它是一种色素,所以它直接导致散射。此外,小粒径不进一步人群二氧化钛。净效应是散射的增加使用不透明聚合物时,它允许删除的二氧化钛,同时保持性能属性。在实践中,不透明聚合物可以允许切除一半的二氧化钛在平坦的配方和20%半光泽的或缎配方。当处理small-particle-size填充剂,重要的是要记住这些材料的需求相对较高的粘结剂。188金宝搏bet官网相比之下,不透明聚合物粘结剂需求很低由于其均匀的球形,它允许使用高水平的前提下电影属性。(3)
ROPAQUE不透明聚合物
高质量外部丙烯酸平配方被选为研究ROPAQUE超透明聚合物的影响消除多达50%的二氧化钛涂料配方。最高的配方和配方开始不透明聚合物水平表1中给出。
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PVC和体积固体保持恒定在49.5和34.8,分别。注意,介绍了硅藻土保持光泽的起始配方。测试的色素和extender水平制定给出了表2。通过减少38%的二氧化钛,表现类似于起始配方。发现在更高的不透明聚合物的水平,需要更多的硅藻土保持光泽。然而,较高的使用水平引起了一场小增加光泽。“A”样品的速度硅藻土添加1 PVC每5 PVC透明聚合物。“B”的样品,是1为每2.5 PVC聚氯乙烯。在水平的硅藻土,不透明聚合物配方还有性能类似于制定开始,但不同的光泽和光泽性能平衡。
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通过ROPAQUE超透明聚合物的最高水平,开裂和色彩保留维护,和污垢上升阻力提高在34个月的接触测试,如图4所示。
不透明聚合物可用于取代多达半数的平面形成的二氧化钛。半光泽的缎面配方,可以取代20%不足extender光泽和光泽的需求平衡。通过替代二氧化钛和降低它的使用水平,不透明聚合物的平均效率可以提高剩余的二氧化钛的配方。小色素取代大扩展器,它可以减少额外的拥挤效应引起的大型extender再形成期间被移除。然而,不透明聚合物并不直接影响二氧化钛的分散或质量分布在漆膜。
揽胜Pre-Composite聚合物
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工作时的揽胜pre-composite聚合物增加二氧化钛隐藏效率结合不透明聚合物提供最经济的路线发展藏在白色和柔和的油漆。pre-composite高分子设计与二氧化钛表面的聚合物坚持颜料表面。通过将聚合物粒子表面的二氧化钛,它是比较困难的二氧化钛粒子相互直接接触。这种效果很明显可以看到在图2 b中,它显示了一个更均匀分布的二氧化钛比图2。这更均匀分布导致更好的利用二氧化钛和散射效率的改善。的改进散射被认为在潮湿和干燥的油漆。
它还允许更好的漆膜屏障属性通过最小化pigment-pigment交互,最终导致孔隙度、渗透通道和缺陷。散射效率的改进是图1所示,其中包括正常情况下的散射分散(常规)二氧化钛以及二氧化钛改性的揽胜pre-composite聚合物(复合)。应该注意的是,这种方法在概念上类似于高涂布等级的二氧化钛。不幸的是,高涂布成绩在二氧化钛含量降低,从而降低他们的基本散射每单位重量。此外,他们是粘结剂需求高于大多数成绩,,很难使用这些成绩在不牺牲性能的特性。因此,pre-composite聚合物技术提供了一种改进的方法来提高二氧化钛散射效率的同时保持性能。
当调整利用揽胜pre-composite聚合物,二氧化钛可以减少10 - 20%。足够pre-composite聚合物添加到配方完全饱和的表面二氧化钛和促进pigment-polymer复合的好稳定。二氧化钛的典型组合和pre-composite,大约是一磅pre-composite聚合物(46% TS)每一磅的二氧化钛悬浮液TS (76.5%)。二氧化钛浆料通常添加到pre-composite聚合物具有良好的混合促进pigment-polymer复合的形成。
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半光泽的油漆与pre-composite改性聚合物,导致减少20%二氧化钛如表4所示。由于二氧化钛pre-composite稳定的聚合物,分散剂的需求减少,减少配方中需要。另外,增稠剂是必需的,少的流体力学体积pigment-polymer复合涂料的特性黏度增加。在这种情况下,没有调整的其他颜料和填充剂,由于固体体积保持不变,总PVC下降。其他可以使用配方的方法,如维护总与不透明聚合物PVC,进一步降低二氧化钛的水平。
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可以看出pre-composite聚合物技术允许更大的配方灵活性降低二氧化钛,分散剂和增稠剂,同时打开新选项时使用不透明聚合物和extender提供等价的隐藏属性,如表4所示。Pre-composite聚合物与all-acrylic绑定是有用的,如这个例子所示,以及苯乙烯/丙烯酸、PVA和EVA乳胶绑定。取代non-acrylic绑定时,pre-composite聚合物可能为电影提供更多“acrylic-like”涂料的性能。
而揽胜的关键优势pre-composite聚合物是隐藏效率,可能有其他的性能优势,这种技术由于其改善色素分布。屏障属性如家庭污渍去除和防潮性能只是两个例子。传统涂料的并排撤军和复合版本相同的油漆是如图5所示。
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茶、咖啡和葡萄汁和允许穿透干电影60分钟之前他们用自来水冲洗。中央部分的测试面板然后用200年研磨性清洁剂清洗周期加德纳擦洗机器上。注意清洁复合涂料多少看起来比它的传统。底部的照片,有一个测试条的口红,也显示了改进的污渍去除。
相同的两个测试涂料应用在冷轧钢材,允许干了7天,然后放置在湿度室24小时(图6),注意右边的复合涂料有较少的锈斑和锈蚀/泛黄的表面的漆膜。这些性能增强观察复合颜料可以归因于更好的形成严格的电影,因为在漆膜二氧化钛粒子的分布。接触测试在早期研究样本演示性能类似于丙烯酸质量开始修改pre-composite聚合物技术配方。
色素优化使用聚合物隐藏技术
一个自然的问题时在上面讨论的两种聚合物隐藏技术——这是最适合我的配方吗?在大多数情况下,答案是——两相结合。每个提供隐藏的油漆配方不同的隐藏机制。对于不透明聚合物,躲是直接交付,因为它是一个散射色素及其小粒径有助于缓解拥挤造成的二氧化钛大的延伸部分。Pre-composite聚合物改善二氧化钛的隐藏效率通过允许色素更在漆膜均匀分布,减少拥挤的效果。这从pre-composite散射效率的提高是看到在潮湿和干燥的油漆。
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为了说明这些聚合物隐藏技术的价值,蛋壳的建筑涂料是新配方使用不透明聚合物和pre-composite聚合物,单独和组合。本研究的目的是匹配或超越的隐藏和光泽/辛开始制定,同时把二氧化钛从配方。的主要原料配方和关键外观属性表5中给出。显著减少二氧化钛是可能的,注意减少几乎是添加剂在使用高分子技术相结合。再一次,可以使用隐藏技术结合在一起,因为他们有助于隐藏由两个不同的机制。pre-composite聚合物在湿藏的积极影响是显而易见的特别是当比较两个颜料和类似的二氧化钛水平(大约265磅的泥浆二氧化钛(76.5% TS)]。
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结论
二氧化钛是主要的白色颜料用于建筑涂料由于其出色的光散射特性。然而在白色和柔和的油漆、完整的散射效果都没了由于拥挤和不到理想的分布。ROPAQUE不透明聚合物和揽胜pre-composite聚合物提供了两种截然不同的和免费的方法以降低二氧化钛的使用水平高达50%,同时保持或增加隐藏。与二氧化钛水平降低其他好处,如减少配方成本、较小的环境足迹和两个内部和外部的油漆的性能改善。
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