涂料的配方设计中PVC和CPVC的关系

1前言色漆的配方设计，一般可以分为以下几个步骤：①根据色漆的应用性能选定主要成膜物质；②选定颜、填料，以及它们和成膜物质的比例；③选用溶剂、助剂及它们的使用配比。其中和色漆实验直接相关的是第②步，即选用颜料及制订出颜料和成膜物质的比例，它是决定涂膜的最终性能的关键步骤之一。2颜料及临界颜料体积浓度（PVC&CPVC）在配方设计中的应用颜、填料和成膜物质比例的确定这一步骤相当重要，在涂料的使用性能确定后，其中树脂、填料的品种也基本确定，此时颜、填料和成膜物质比例会大大影响到涂料性能。通过使用颜料及临界颜料体积浓度（PVC&CPVC）的概念拟订配方会更准确、简便，所设计出来的配方与涂料的期望性能很接近，因而会大大减少实验量。2.1颜料体积浓度（PVC）概念颜料体积浓度（PVC）是指涂料中颜料和填料的体积与配方中所有非挥发分（包括树脂、乳液的固体组分和颜料、填料等）的总体积之比,可用如下公式计算：式中，Mi：颜填料质量；Mj：漆基（树脂）质量；ri：颜填料密度；rj：漆基（树脂）密度。i=1～n,表示不同颜填料的品种；j=1～m,表示不同漆基的品种。其中：漆基（树脂）质量和密度均指的是固体树脂的数值（若是乳液，其密度是指干漆膜密度，此时漆基体积=乳液质量×固含量/乳液干膜密度）。得到PVC值后，在0～100%变化，值的大小可以影响到涂膜的性能。从0到100%时，涂膜从一个极端状态到另一个极端状态（从完全漆基到完全颜、填料），在此过程中，涂膜性能一般如下变化：①耐磨性、耐湿性、防腐蚀性、光泽度从高到低；②抗起泡性、渗透性、粘稠性、对比率从低到高。2.2临界颜料体积浓度（CPVC）单纯的PVC值对涂料的影响并不直观，因此又引入了临界颜料体积浓度（CPVC）的概念，它指的是在PVC值增加过程中，当漆基树脂恰好能润湿所有颜料粒子时的PVC值，所代表的漆基树脂是指临界状态下的树脂含量。通过PVC和CPVC的比值能更直观地推算出涂料的性能。临界颜料体积浓度（CPVC）可以使用如下公式计算：式中，Mi：颜填料质量；Ni：颜填料吸油量克数，以100g颜填料所需亚麻仁油的克数来表示；ri：颜填料密度；0.93：亚麻仁油的密度。⑴一般对于高性能外用色漆配方，PVC＜CPVC，即Δ=PVC/CPVC＜1，此时涂膜中漆基过量，处于低PVC状态，漆基能完全润湿颜填料。⑵内用涂料或底漆，PVC＞CPVC，即Δ=PVC/CPVC＞1，此时漆基量太少，不足以润湿颜料，处于高PVC状态。⑶PVC=CPVC，即Δ=PVC/CPVC=1时，密度、拉伸强度、附着力达到最高点，遮盖力效率和掠角光泽（85°）达到最低点。涂料品种和PVC/CPVC的一般对应关系如图1所示。