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颜料在生产中的应用技术与工艺控制

发布时间：

2025-09-24

介绍颜料的关键性能指标（遮盖力、耐候性、分散性等）和分类选择标准，使用表格对比不同类型颜料的应用特性。详细说明干混法、邦定工艺和熔融挤出法三种方法的适用场景和工艺控制要点。列举浮色发花、金属效果不均、颜料分散不佳等常见问题的原因和解决方法。

颜料在生产中的应用技术与工艺控制

姚胜洲余佳（武汉银彩科技有限公司）

摘要：介绍颜料的关键性能指标（遮盖力、耐候性、分散性等）和分类选择标准，使用表格对比不同类型颜料的应用特性。详细说明干混法、邦定工艺和熔融挤出法三种方法的适用场景和工艺控制要点。列举浮色发花、金属效果不均、颜料分散不佳等常见问题的原因和解决方法。

一、引言

颜料在涂料中不仅提供色彩和装饰性，还直接影响涂膜的遮盖力、耐候性、防腐性等多种性能。颜料的选择、分散及加工工艺是涂料生产的核心环节，关系到最终产品的质量稳定性与应用效果。本文系统地介绍生产过程中颜料的分类与选择原则、不同颜料的使用方法与工艺（包括干混法、邦定工艺和熔融挤出法），以及生产过程中的关键工艺控制点和常见问题的解决方案，旨在为涂料的生产提供切实可行的技术经验分享。

二、颜料的基本特性与选择

在生产过程中，颜料的选择直接决定了涂膜的外观、性能以及最终产品的应用范围。因此，理解颜料的关键性能指标并依据具体需求进行科学选型，是确保涂料质量的基础。

2.1 关键性能指标

遮盖力

指颜料遮盖被涂物表面底色的能力。钛白粉（金红石型）因其高折射率而成为提供优异遮盖力的优选白色颜料。黑色颜料（如炭黑）则通过强烈吸收光线提供遮盖力。测试遮盖力通常是在特定颜料浓度和膜厚下，观察其遮盖黑白格测试卡的能力，我们在喷涂样品反面能看出遮盖曲线（如图）

b. 耐候性
指颜料抵抗日光（尤其是紫外线）、高温、湿气等环境因素的能力，避免出现粉化、褪色等现象。对于户外使用的涂料（如建筑铝型材、汽车部件），必须选择高耐候性的无机颜料或经过特殊处理的有机颜料（现在使用比较多的是树脂包膜）。

c. 耐热性
涂料需要在高温下固化（通常180–200 ℃），且部分应用可能长期处于高温环境。因此颜料必须在固化温度和应用温度下保持稳定，不发生分解、变色。许多有机颜料的耐热性较差，需要特别注意筛选，做好户外涂料，颜料选对很重要。

d. 分散性
颜料在树脂基体中的分散难易程度和稳定性。分散性差的颜料易导致絮凝，影响涂膜光泽、颜色均匀性，并可能产生浮色、发花等问题。颜料的分散过程包括润湿、解聚和稳定化三个步骤，在操作过程中，颜料随着搅拌时间不一样而发生变化，所以在生产过程中（钛白粉加2-3种颜料）的配方最稳定。

e. 耐溶剂性
指颜料抵抗树脂体系中溶剂或化学物质溶解的能力。耐溶剂性差的颜料会发生“渗色”现象，即颜料迁移至相邻区域，污染其他颜色，（一般用酒精反复擦拭N多次）看结果。

f. 吸油量
指每 100 克颜料达到特定稠度所需吸收的油量（通常为亚麻仁油）。吸油量间接反映颜料的比表面积和粒径分布。吸油量高的颜料通常需要更多的树脂来润湿，这可能影响配方成本和涂料的流平性。

g. 耐候性

颜料的耐候性直接关系到涂层在户外环境中的使用寿命。耐候性差的颜料容易褪色、粉化或失光，影响装饰效果和防护性能。

最后，在满足所有性能要求的前提下，成本效益也是不可忽视的因素。通过优化配方，在保证质量的同时控制成本，根据我多年的现场生产经验，合理用好颜料既可以节省成本，也是技术员的价值体现。

2.2 颜料的分类与选择

涂料用颜料主要分为无机颜料和有机颜料两大类，此外还有金属颜料和珠光颜料等特殊效应颜料。下表概述了其主要类型和特点：

表：常用颜料类型及其应用特性（借鉴）

颜料类型	代表品种	特点	主要应用场景
无机颜料	钛白粉、氧化铁系（红、黄、黑）、铅系（黄、绿）、铬铅红、炭黑	遮盖力强、耐候性好、耐热性高、耐溶剂性优良；颜色饱和度和亮度较低，部分品种含重金属	高性能要求领域，如户外建筑、工程机械、防腐涂料（需注意环保法规对重金属的限制）
有机颜料	酞菁蓝、酞菁绿、永固红、偶氮黄	色彩鲜艳、着色力强、透明度高；但耐候性、耐热性、耐溶剂性相对较差，价格较高	适用于需要鲜艳色彩的室内器具、电子产品外壳、玩具等
特殊效应颜料金属颜料	铝粉（银粉）、铜锌粉（金粉）	提供金属光泽和“随角异色”效应，装饰性强；但易氧化，需要表面处理，对剪切力敏感	常用于汽车轮毂、高端家电、装饰件等
特殊效应颜料珠光颜料	云母钛珠光粉	产生珍珠般柔和光泽和干涉色效应，装饰性佳，对剪切力敏感	常用于高级饰品、化妆品包装、汽车配件等

2.3 颜料选择原则

选择颜料时需进行全面性能评估和严格测试验证：

颜色和遮盖力：必须满足最终产品的设计要求。
耐候、耐热、耐光、耐化学性：需与涂料的应用场景匹配。
例如：户外车辆部件需选用耐候性优异的高性能无机颜料或特殊有机颜料；
室内家具则可更多考虑成本与色彩鲜艳度。

此外，颜料与树脂体系的相容性也至关重要。相容性不佳会导致浮色、发花、絮凝等涂膜缺陷。

2.4 颜料的使用方法

在粉末涂料生产中，如何将颜料引入体系并均匀分散，直接决定了最终涂膜的颜色、效果和性能。根据所用颜料的类型（特别是是否包含对剪切力敏感的效应颜料）和期望的涂层效果，主要采用以下三种方法（干混法，邦定工艺，熔融挤出）具体工艺细节我就不转述。

2.5 生产工艺的关键控制点

粉末涂料的生产是一个复杂的流程，要获得色泽均匀、性能稳定的产品，
必须在每个环节都对颜料的状态进行精细控制。从预混合到最终包装，每一个步骤都有其关键的工艺控制点。

2.5.1 预混合：均匀性的起点

预混合是确保所有配方组分，尤其是微量颜料和助剂均匀分布的第一步。如果预混合不均匀，后续的挤出和粉碎工序将无法弥补，最终导致产品颜色偏差、性能不均甚至表面缺陷。

设备选择：通常采用高速搅拌机。
关键参数：
混合时间：时间过短则混合不均，时间过长可能使物料温升过高或导致密度不同的组分产生分离。需通过试验确定最佳时间。
投料顺序：一般先投入树脂、填料等大料，再投入颜料、助剂等小料，有助于提高混合效率和质量。

2.5.2 熔融挤出：分散的核心

熔融挤出是颜料分散的最关键步骤。在此过程中，颜料的聚集体和附聚体被机械剪切力打散，并被熔融的树脂润湿和包覆，形成稳定的分散状态。

设备选择

双螺杆挤出机因其优异的混合和自清洁能力，已成为主流选择。

关键参数
温度控制：各加热区的温度必须精确控制。温度过低，树脂熔融不充分，颜料无法有效分散；温度过高，可能导致树脂预交联或颜料降解，影响流平性和颜色。
螺杆转速：转速直接影响剪切力和物料停留时间。高转速有利于分散，但可能使物料停留时间过短；低转速则分散可能不足。需找到最佳平衡点。
喂料速度：需与螺杆转速匹配，保持稳定的物料填充率，确保挤出量的稳定和分散效果的均一。

2.5.3 粉碎与分级：粒径分布的控制

挤出压片后需粉碎至合适的粉末粒径，粒径及其分布直接影响粉末的储存稳定性、施工性能（如静电上粉率、流化效果）和涂膜外观（如纹理、光泽）。

粉碎设备：常用空气分级磨（ACM磨）。
关键参数：
粉碎机转速：影响粉末的粒径大小。转速越高，粉末通常越细。
分级轮转速：精确控制粉末的最终粒径分布（PSD）。分级轮转速越高，分离出的细粉越多，产品粒径越细。
目标粒径：粉末涂料的粒径通常控制在D50 30-40μm范围内。超细粉（<10μm）含量过高会导致粉末易结团、流化差、喷涂时易冒灰；粗颗粒过多则会影响涂膜平整度，导致橘皮严重。

2.5.4 后混与邦定：效应颜料的关键加工

对于效应颜料，后续的邦定工艺是效果成败的关键。