水性色浆,顾名思义是以水为溶剂,把颜料粒子通过分散剂、流平剂、润湿剂、消泡剂、防霉剂等助剂作用下,有效的分散在水中,有时根据使用和储存的需要添加一些高性能助剂,然后在机械外力的作用下,通过这些助剂对颜料粒子表面处理,表面包覆,形成均一的,稳定的具有一定流动性或触变流动性,有很强着色强度的浓缩颜料浆。水性色浆体系有两种:一种以颜料为主体无树脂载体;另一种为颜料和树脂的混合体。其中前者色浓度高,色泽鲜艳,着色力强,耐温,耐迁移,牢度好,展色性能佳,相容性好,具有触变流动性,一般不引起浮色和发花,具有通用性。后者色浓度相对较低,但是具备较好的着色力,展色性好,流动性和粘度较为稳定,该体系中含有树脂,相容性需要做试验,否则易导致水性树脂结团抱块。
水性色浆广泛用于合成革、印花、印染、印刷、塑胶、涂料、树脂、文教等行业,在木材、玻璃、塑料、橡胶、陶瓷、金属等表面,可以用作涂层或装饰。在此我们介绍一下水性色浆中各成分的性能,希望给广大用户在适用性能方面有一个借鉴作用。
1、颜料是水性色浆的主体,其性能的好坏直接影响水性色浆的综合性能指标。所以我们针对不同的客户的需求功效,定位不同的颜料型号。颜料是结晶型的颗粒,其颜色取决于其化学结构,颜料的色光与其晶型和粒子大小有关。同时晶型和粒子大小,会影响颜料的耐溶性能和牢度。颜料不同的用途,其性能要求也不同,现以优耐克水性聚氨酯树脂为例,颜料不但要有良好的遮盖力和着色力,而且还要耐高温、耐色迁移性,因在水性生态合成革的生产工艺中必须经过烘干这一道程序,一般温度在150℃左右,半PU烘干的温度在200℃以上,如果选择的颜料不恰当,那么在烘干的时候就会出现变色、色迁移现象,达不到原先的色光要求,并且污染了离型纸,给生产带来了困难,严重的影响了水性生态革的质量,所以在该体系中我们采用克莱恩的永固黄HR,122红等型号的颜料就可以达到理想的效果。另外,颜料还要求耐碱、耐光、耐溶剂等。用于塑料制品的颜料,对耐光、耐溶剂要求就较高。用于纸张印刷的平版油墨,除要求透明性好,有一定的粘性外,还要求流平性,热稳定性佳,并且分散性好。用于乳胶漆方面,应考虑的方面有颜料的色光、着色力、耐候性、耐光性、耐化学性等。对于色浆着色的连接料不同,颜料也有选择,如联苯胺黄、颜料亮红等在合成革湿法聚氨酯树脂中不适用,用该颜料制成的base不耐温,并在浅颜色贴面的时候,颜色会转移出来;而用在水性丙烯酸树脂印花涂料体系中,就不会有这种现象,并且有较好的色牢度。
2、分散剂在水性色浆体系中起着至关重要的作用,一般会选择性的使用超分散剂(分子量5000-20000)或普通分散剂。合理的使用分散剂,可促使整个色浆体系的稳定性和分散均匀性,防止颜料粒子的絮凝、沉淀和分层。在高浓度水性色浆中,我们一般会应用超分散剂,因为超分散剂分子是带有支链的或是带有线性长链的聚合物,并含有较多的活性锚固基团,对颜料粒子能达到最佳的润湿和吸附。包覆在颜料粒子表面的高分子基团能产生更大的运动位阻,保持颜料粒子的高度分散性及均匀性。这类分散剂有马来酸类、聚丙烯酸类、聚氨酯类。这些聚合物含有更多个锚固基团,因此聚合物能与颜料表面产生强列亲和力,它通过锚定基团吸附在颜料表面,分散剂的亲水基团伸入液相作为空间位阻产生位阻斥力,防止颜料絮凝。颜料表面和锚定基团之间的相互作用是通过氢键完成的,这个机理可应用于有机和无机颜料,因为无机颜料通常被不同类型的极性有机化合物处理,所以就能得到有机颜料同样的效应。其次在超分散剂的添加量方面也非常有讲究,在多年的应用实践中,我们发现润湿分散剂的用量过低时,颜料在色浆中的分散性不足,存在严重的絮凝性;如果用量过大,亲水基团过多,那么在水性树脂成膜后,亲水性较强,从而影响耐水性、耐脏性和耐磨性。因此我们要在实验的基础之上,确定恰当的颜料/分散剂比例。
3、润湿剂在水性色浆体系中主要是降低颜料表面与水的表面张力,使颜料粒子能够快速、完全被润湿,以便机械研磨。
4、消泡剂,它能降低色浆体系的表面张力,防止形成泡沫或使泡沫减少。有些类型的消泡剂,如果添加量过大,在水性树脂的成膜过程中会出现针眼或鱼眼现象,所以针对不同的用户在消泡剂品种和量上面都要做好相应的配伍性。
5、防霉剂对于水性高浓色浆是不可缺少的助剂,使用时必须考虑其有效性和环保性,一般要求防霉剂具有广谱性,活性久,使用浓度低,对人体无毒,在色浆中与其它组分不发生化学作用,树脂成膜后不影响其物化性质,并且在色浆中挥发性低,溶解性好,耐温的特性。
由此可见,水性色浆中的各种成分都有其固有的功能特性,扬长避短,要合理发挥其有益的功效。因此通过多年实践,我们研发出水性环保PU色浆,分为W系列和PU系列,专门应用于合成革行业,其特点在于:
第一方面,绿色环保
1、与传统的油性色浆相比,水性色浆以水作为介质,取代了对人体有害的DMF、苯类、酮类、醚类等化学有机溶剂,在整个工厂操作中无VOC挥发,改善了总体质量环境,有益身心健康。
2、有稳定的原材料供应链,制成的水性PU色浆符合欧美的环保标准,并通过上海SGS和技术质量监督局检测,可溶性重金属达到EN71-3/GB6675标准;有机锡化合物符合ISO17353/DIN38407-13要求,不含邻苯二甲酸酯、PVC和24项偶氮染料。
3、不含干扰人体内分泌系统作用的烷基酚和烷基酚乙基氧化物以及不含对人体有毒、有害的乙二醇。
第二方面,分散性好、混容性强
我司是较早将水性色浆应用于合成革湿法生产工艺的企业,W系列水性色浆专业用于湿法生产,在与湿法油性树脂混合时,有着优越的混容性,搅拌均匀后无树脂凝固结团现象,颜色在上下四周均匀一致,上好色的浆料流动性和流平性极佳,并且对浆料制成革后的手感等物性方面无不良影响。PU系列水性色浆应用非离子或阴离子分散剂,所以在与水性聚氨酯树脂及水性皮革表处剂相混合时有着极好的配伍性。
第三方面,色浓度高、着色力强
水性PU色浆无树脂载体,颜料含量高,有机为30-50%,无机为50-70%,含量越高对体系的不良影响越小,色浓度是一般溶剂型色浆的2-5倍,在合成革生产上用量少,降低成本;极强的展色性,只需添加更少的量便能达到标准效果,对水性树脂成膜后的性能影响就越小。
第四方面,耐温、耐迁移性好
为了适应水性聚氨酯树脂在技术上不断的突破,同时为了满足每个层次的水性生态革的要求,水性PU色浆在符合环保的前提下,在耐温性和迁移性方面也上升到了一个新的台阶。PU系列中的PU113大红/PU116紫红/PU202黄色/PU402白色/PU503特黑等水性色浆在合成革生产中,耐温性能达到220℃,在这个温度下不会发生变色现象;同时由于合理的选择颜料及分散剂用量,基本上解决了因高温而色迁移的现象,经过多次实验,红、黄及棕色相的色浆在高温段烘8-10分钟后,离型纸上无颜色迁移上去。
第五方面,耐光性、耐化学性能好
水性PU色浆大部分耐光性能达到8级,少数在6-7级,耐酸、碱性及耐油性,一般都能达到5级,只有一两种在4级。
在科学技术不断快速发展的今天,新的领域、新的产业不断出现,水性色浆产业也势必走上不断更新换代之路,任重而道远,所以我们要不断的努力,坚持走绿色环保的生产工艺路线,勇于开拓,在水性生态环保的新世纪主题下,创造出时代赋予我们的财富与价值。