PVCCPVC在涂料配方设计中的应用

颜料体积浓度(PVC）；临界颜料体积浓度（CPVC）；EXCEL1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点击此处查看全部新闻图片涂料品种和PVC/CPVC的一般对应关系如图1所示3具体应用在EXCELPVC工作簿中建立数据处理系统、数据库源文件，即工作表sheet1、sheet2。3.1数据处理系统位于PVC工作簿中工作表sheet1，以某一配方含有7种颜、填料及6种成膜物为例，建立如下页所示工作区：工作区点击此处查看全部新闻图片(1)公式输入：分别从“一”到“十八”处输入如下公式：一：=IF(B2=,,VLOOKUP(B2,Sheet2!A:J,3,FALSE))二：=IF(B2=,,VLOOKUP(B2,Sheet2!A:J,4,FALSE))三：=IF(OR(E2=,C2=),,C2/E2)四：=IF(OR(C2=,F2=),,C2*F2/0.93/100)五：=IF(B2=,,VLOOKUP(B2,Sheet2!A:J,6,FALSE))六：=IF(OR(I2=,C2=),,I2*C2/1000)七：=IF(SUM(C2:C7)=0,,SUM(C2:C7))八：=IF(SUM(G2:G7)=0,,SUM(G2:G7))十：=IF(B9=,,VLOOKUP(B9,Sheet2!A:J,2,FALSE))十一：=IF(B9=,,VLOOKUP(B9,Sheet2!A:J,3,FALSE))十二：=IF(OR(E9=,E9=0),,C9*D9/E9/100)十三：=IF(SUM(C9:C14)=0,,SUM(C9:C14))十四：=IF(SUM(G9:G14)=0,,SUM(G9:G14))十五：=IF(SUM(J2:J14)=0,,SUM(J2:J14))十六：=IF(OR(G8=,G15=),,G8/(G8+G15))十七：=IF(OR(G8=,H8=),,G8/(G8+H8))十八：=IF(OR(B16=,B17=),,B16/B17)(2)公式复制：从一、二、三、四、五、六、十、十一、十二处输入公式后，单击该单元格，用EXCEL拖拽复制法分别拖拽复制至E7、F7、G7、H7、I14、J14、D14、E14、G14（其中I8、J8处的公式应删除）即可完成公式复制。公式输入及复制完成后，仅在A、B两栏人工输入原材料编码与配方量，则其他输入公式处自动显示数值，不需要显示的列，可将其隐藏。同时可根据显示出的PVC和CPVC值及比值，用试差法调整配方量，获得理想的配方。3.2源文件文件位于PVC工作簿中工作表sheet2，建立如下工作区：工作区点击此处查看全部新闻图片据库系统，即输入树脂、填料、颜料的性能指标（如树脂是乳液，则须输入其干膜密度）。3.3应用(1)首先根据产品用途确定树脂种类及颜、填料类型（此时各种原材料的性能数据已输入到数据库中）。(2)把原材料编码、假定的添加量输入数据处理系统中，即会得到PVC、CPVC、PVC/CPVC的值。(3)通过调整树脂及颜、填料的加入量可以得到合适的PVC/CPVC的值及产品的大约成本。4结语本系统的应用，主要是以方便快捷为目的，特别适用于配方调整及新配方设计，在拟定实验计划时，通过首先计算PVC/CPVC的值来推测实验结果，可以大大降低实验量，可以用于水性及溶剂型配方体系。用于光泽涂料的配方设计时，可根据PVC/CPVC的值准确地判断出光泽的数值；用于平光涂料配方的设计时，可以根据PVC/CPVC的值较准确地判断出耐擦洗性的数值；用于特种涂料，比如导静电涂料，由于其导电率可以准确地反映为PVC的数值，故可以根据预期设定的导电率值迅速地获得配方。总之，应用颜料及临界颜料体积浓度的概念设计配方，同时配合使用EXCEL数据库，可以使配方设计更迅速、更准确；同时可更方便地进行成本控制，使配方设计系统化、理论化、规范化，更易于控制。