涂料配方设计

涂料配方设计

涂料配方

一般说来，我们先根据涂料的使用要求，即涂料在工作环境下应具备的性能指标来选定基料

树脂和顔料，再根据施工要求和选定的基料来确定溶剂，在此基础上再来考虑涂料的添加剂

或其他助剂等，形成一个初步配方。涂料中各组成的绝对数量和它们的相对比例对涂料的性

能有很大影响。其中只要有一个组分选择不当，涂料的性能就会变差。乳胶涂料的顔/基比

（P/B）？ 在乳胶涂料中，基料与顔料是重要的组成部分，在顔料和基料已经确定的情况

下，涂膜的构造和物理性能基本上取决于二者之比。所谓顔/基比是指顔料分（即顔料和填料）

的质量百分数对固体树脂（不挥发分）质量百分数的质量比，通常用P/B来表示。

顔料体积浓度（PVC）

在进行乳胶涂料配方设计时，往往是以质量百分数表示。然而构成乳胶涂料的树脂、顔、

填料及其他固体添加剂，它们的密度差异很大，因此它们在整个涂膜中的体积分数显着不

同。而在确定涂料干膜性能时，体积分数比质量分数更为重要。特别是对不同配方的涂料进

行性能比较试验时，其体积分数的重要性更为突出。顔料体积浓度是涂膜中顔料的体积在涂

膜总体积中所占的百分比，以PVC来表示

临界顔料体积浓度（CPVC）

临界顔料体积浓度是指基料聚合物正好覆盖顔料粒子表面并充满顔料粒子堆积空间时的顔

料体积浓度，通常用CPVC表示

P/B是设计涂料配方时起什么作用？

• 在研究涂料中顔料和基料间的质量关系时，只需简单的数字运算，在配方的最初设计

阶段是非常实用的。在实际应用中，按涂料的P/B来进行内用、外用乳胶涂料的分类是

可行的。通常外用型的P/B为（2.0～4.0）：1.0，较为适宜的是3.0：1.0。而内用乳胶

涂料在（4.0～7.0）：1.0范围内。如为有光乳胶涂料，P/B往往要小于1.0。

通过P/B可以大概推知涂料的某些性能。P/B高的配方，其性能不适于户外使用，因为

外墙涂料要求有良好的耐久性及耐候性，而较少的基料不能在大量顔、填料粒子周围形成连

续涂膜。 运用P/B的概念，可以设计出各种类型乳胶涂料的配方。

PVC、CPVC在设计涂料配方时起什么作用？

顔料之外还可使顔料质点牢固地分散在基为中间，使涂膜的泽度高，难以生锈、透水透气

性低，有气泡产生。在低PVC配制涂料时，顔料粒子分散在基料聚合物的连续相里，形成所

谓“海-岛”顔料的增加，PVC超过某一极限值时，基料聚合物就不能将顔料粒子间的空隙完全

充满，这些未被填充的空隙就潜藏在涂膜中，因而涂膜的物性以该PVC的极限值为界限，开

始急剧下降。所以，高性能或外用涂料配方的PVC一般不应超过CPVC，否则涂膜许多物性

将受到不利影响。反之，一般性能或内用涂料配方的PVC可超过CPVC。外用涂料的PVC

一般为30％～55％，内用涂料的PVC可更大些，一般为45％～70％。为了节省资源和降低

成本，高PVC乳胶涂料的研究已成为发展建筑涂料的重要内容之一，故应引起对高PVC涂

料的乳液产品的注意。

下面以设计一个内墙乳胶漆为例

1.首先确定待设计乳胶漆的性能要求；

内墙用乳胶漆的使用环境对于乳胶漆的物理性能没有特殊要求，但要能很容易地用水和清洗

剂清洗污迹。对于施工性能，内墙乳胶漆的要求是要有良好的流平性，施工时不能出现涂刷

接头和太显眼的刷痕。此外，我国目前乳胶漆的施工习惯，大多数是滚涂和刷涂相结合的方

法。对于这种施工方法，乳胶漆的粘度（涂－4杯）应控制在45～55s的范围内。

关于贮存性能，一般要求在贮存过程中应有良好的悬浮性，至少不应有结块性沉淀，以

方便施工和保证涂料性能。最后，还应注意乳胶漆在低温施工时的成膜问题以及在贮存过程

中的防霉变问题等。

2.选择基料种类并确定其用量

涂料的配方有两种基料可供选择，一是选用聚醋酸乙烯乳胶漆，二是选用苯丙乳液材料易

购，加之市场上比较流行，因而选用苯丙乳液配制，即设计的是苯丙乳胶漆的配方。

根据经验知道，内用苯丙乳胶漆的苯丙乳液用量为25％时就能配制出性能很好的乳胶

漆来；而从上面介绍的顔料－基料比也可以知道，内用乳胶漆的顔料－基料比范围为3～7：

1，这里选择苯丙乳液的用量为25％。

3.确定顔（填）料种类及用量

• 以白色乳胶漆为例，在普通用途的内用乳胶漆中常用的顔（填）料有钛白粉（内

用乳胶漆可选用锐钛型）、立德粉、碳酸钙、滑石粉和硅灰石粉或重质碳酸钙等5种。根据

内用乳胶漆的顔料－基料比为3～7：1的范围，这里选择3.3：1。若苯丙乳胶漆的用量为

25％，并假设，其在乳胶漆中的固体含量为12％，顔（填）料的总量为40％。

显然，这样大量的顔料用量，仅用钛白粉和立德粉既使乳胶漆的市场价格难以承受，也是

没有必要的，因而采用顔料和填料搭配使用的方法。

根据经验将上述5种顔（填）料搭配使用如下（％）：钛白粉10；立德粉40；碳酸

钙15；滑石粉20；硅灰石粉15。按总量40％，折合成在乳胶漆中的用量（％）就是：钛白

粉4；立德粉16；碳酸钙6；滑石粉8；硅灰石粉6。

4.确定助剂的种类及其用量 上面所确定的是乳胶漆的基本组分，为了满足性能上的要

求。

5.试配及检验 确定了初步设计配方以后，即可以按照一这的程序试配，并对所得到的乳

胶漆进行最直观的涂刷性能（流平性、流挂性等）和粘度等进行初步检测。

6.配方调整 在性能的初步检验时可能会发现，乳胶漆的粘度很低，经短时间的贮存即有

明显的沉淀，而且漆膜看起来也可能显得很粗糙，成本也可能偏高了。

7.进行综合性检测 本步骤主要地使用经过调整的（粘度、涂刷性能等已经满意）配方，配

制适当量的乳胶漆，进行全面的性能检测，并根据检测结果对配方再进行适当调整。

乳胶漆的生产过程

?乳胶漆的生产一般有两种方法，一种是色浆法，即把顔料、填料先调入已溶解有润湿

分散剂的配方水中，经过高速分散或研磨制得色浆。用氨水或其他PH值调节剂将乳液的PH

值调至7～8后，根据工艺条件可以直接和助剂、色浆混合均匀后再和乳液混合均匀制成乳胶

漆；另一种方法是直接法，即将顔料、填料分散于基料中，再和助剂等一起分散均匀再进行

研磨。前一种方法由于先制色浆，可以反复多次分散或研磨，制成品的细度较高，从而给漆

料带来一系列优异性能。无论是着色顔料还是体质顔料，在买来的时候，都是由数百个到数

千个一次粒子凝聚起来的二次粒子组成的。在和乳液混合的时候，或是将顔料的二次粒子还

原成一次粒子后再混合，或是将二次粒子直接加到乳液中去，据此，配制方法也有明显的不

同。前一种混合方法叫做研磨着色法或色浆法。后一种方法叫做干着色法。色浆水是对顔料

二次粒子施加大量的机械能，使其先在水中解聚、分散形成色浆，再与基料混合。与此相

反，干着色法是将顔料二次粒子直接加入到基料中进行搅拌。因此，两种配制方法所制造的

涂料，其固体分和顔料的解聚、分散状态明显不同

（1）色浆法

色浆法制造乳胶涂料的流程：首先，将顔料分散剂和湿润剂、增稠剂水溶液、水及其他组成

物用捏合机或搅拌浆机进行预混合，再用胶体磨或砂磨机将顔料二次粒子解聚、分散，调制

成顔料浆。把顔料浆移到搅浆机中，然后，把预先（根据需要）加有增塑剂和成膜助剂的乳液

加进去，进行混合。加水调节粘度，这样就制得乳胶涂料。最后经过滤，装罐即得成品。

（2）干着色法

干着色法是将乳液、顔料和添加剂在搅浆机或捏合机中混合制得涂料的。用干着色法制备

涂料比色浆法工艺简单，而且可以制得高浓度涂料，其缺点是顔料分散状态不能达到要求的

标准。此外，由于用作基料的乳液要经受比较苛刻的条件，所以对顔料混合稳定性的要求很

高。干着色法出现的这些问题完全是因为顔料粒子形成了二次粒子所造成的。也就是说，当

把二次粒子加到乳液中时，多孔的二次粒子就很快将水吸入孔中，乳液粒子因二次粒子表面

的过滤作用局部被 浓缩，形成湿润膜。如果对膜施加外力，二次粒子将会解聚，但如果湿润

膜太坚韧，就很难解聚了。

乳液聚合物的硬度对涂膜性能影响？

一般来说，聚合物乳液是共聚体，以能形成刚性聚合物的单体（硬单体）和形成柔韧聚合物

的单体（软单体）搭配在一起共聚而得。

乳胶涂料中使用的典型硬、软单体有：

硬单体 苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、氯乙烯、丙烯腈、醋酸乙烯等； 软单体 丙烯酸高

级烷基酯、顺丁烯二酸和反丁烯二酸的高级烷基酯、高级乙烯基酯、乙烯、丁二烯等。

柔性乳液聚合物对于成膜性、初期光泽和伸长性等涂膜性能有利，但单体的选择、考虑的

方面很多，例如粘结力、顔料结合力、保色性和耐候性等不仅仅是由硬度一个方面支配，故

单体的选择必须综合考虑。硬性乳液聚合物对涂膜的耐污染性、耐划伤性和保光性有利，但

涂膜的耐洗刷性和经济性也是选择单体时要同时考虑的。 要选择适当硬度的乳液聚合物来保

证最终涂膜的耐碱、耐水及各种性能。

Q.如何提高乳胶涂料的遮盖力？

乳胶涂料遮盖力的好坏与所用顔料遮盖力强弱有直接关系。涂料的遮盖力不足，说明使用

遮盖力较强的顔料不够，造成填料耗用过多，这是由于涂料厂为了降低成本，大量采用各种

填料来代替遮盖力较好的顔料造成的。另外，涂料的粘度过稀、搅拌不均匀、施涂不均匀等

都会造成遮盖力不足。当底涂与面涂的顔色相差过大时，即使使用一般遮盖力的涂料，也会

显得遮盖力不足。为了提高涂料的遮盖力，应选用遮盖力强的顔料，如钛白、立德粉等。填

料的加入量要适当，在保证质量的前提下再考虑降低成本。另外，在涂料施涂前和施涂过程

中应充分搅拌均匀，并注意调节好涂料的施工粘度。

施工时要仔细认真，不应出现漏刷。掌握好这几点，都有助于遮盖力的提高。在基材顔色与

面涂顔色相差过大时，为保证良好的遮盖力，可薄薄地多涂刷一道涂料。

Q.造成乳胶涂膜起皮、剥落的原因是什么？

（1）乳胶涂料本身成膜有好，即乳液未成连续透明膜而造成龟裂，遇水即会脱落。

（2）涂料组分中顔、填料的含量过高，树脂含量过低，造成涂膜附着力差。

（3）基层疏松，有浮尘、油污等不洁物，涂膜与基层粘附不好。

（4）基层找平时所用腻子粘结强度低，腻子层未干燥即施涂涂料。

（5）基材过于平滑，易造成涂膜附着力不好。

Q.? 如何防止乳胶涂膜起皮、脱落？

（1）施工温度应在10℃以上，成膜助剂选用要得当，加量适宜，以保证乳液形成连续涂膜。

（2）根据不同使用场合及要求，选择合适的顔－基比。不能为降低成本而过多增加顔、填料

用量。

（3）基层应处理好，将疏松层铲掉，将浮尘、油污清理干。

（4）根据内、外墙的不同要求，选择粘结强度好的腻子层不可过厚（以找平墙体为准），一

定要等腻子干燥后再施涂涂料。

（5）过于光滑的基材应用界面剂处理，以增强涂料的附着力，减少脱落。

乳胶涂料及涂膜产生病态的原因是什么？

乳胶涂料及其涂膜产生的病态，可在涂料施工前产生，也可在施工期间或施工后出现。

因此产生病态的因素很多，主要有以下几方面。

•

（1）乳胶涂料本身的质量 乳胶涂料所用基料及其性质、基料与顔、填料的比例（PVC或

P/B的确定）、顔、填料的细度及在基料中的分散状况、助剂的选择及用量是否合适等。

（2）施工基层状况 基层材质、表面粗糙程度、墙体湿度、PH值、养护期及基材处理是否

得当、所用腻子质量等。

（3）涂装工艺 涂层厚度、施工程序、是否有底涂与面涂相配套、每道涂料之间的间隔长短

等。

（4）施工操作 在施工前涂料是否搅拌均匀，是否任意兑水稀释，施工机具质量或运转情

况，操作人员的施工技术是否熟练等。

（5）施工环境 施工时的气候条件，如温度、湿度、是否刮风下雨等。了解涂料及涂膜产生

病态的因素，有助于有的放矢地采取预防措施。

Q. 乳胶涂料为什么会产生流挂？如何克服？

（1）涂料本身粘度过低，或兑水过多。

（2）涂料施涂过厚，流挂或流淌与涂膜厚度成正比例关系。

（3）在涂料中，含有较多的密度大的顔、填料。

（4）施工环境的湿度过大或温度过低。

（5）喷涂距离过近或涂料施工前未搅拌均匀。

•

为避免施工中流挂、流淌现象的发生，可采取以下预防措施。

（1）使涂料粘度适中，达到施工粘度，一般应在25秒（涂－4杯）以上。

（2）控制施涂厚度，一般控制在膜厚（20～25）um为宜（指干膜）。

（3）在设计乳胶涂料配方时，不要过多地使用密度较大的顔、填料。

（4）施工环境的温度应保持在10℃以上，湿度应小于85％。

（5）在施工前应将涂料搅拌均匀，不断提高施工操作人员的技术水平，保证施涂质量.

Q. 为什么外墙乳胶涂料常出现变色或褪色现象？有什么预防措施？

外墙乳胶涂料由于其涂膜长年曝露于自然环境中，经受风吹、雨淋、日晒，时间久了外观会

发生变经，最常见的便是涂膜的变色和褪色问题。但各建筑物变色、褪色的程度及方式不

同。一般来讲，如果建筑物整体表面均匀一致地变色或褪色，即使程度较为严重，也比局部

变色或褪色易于被人们所接受。

涂膜的变色和褪色通常是与基料和顔料有关。某些有机顔料耐光性能差，不耐碱，在受日

光、化学药品、大气污染等作用下，顔料会质变。有些顔料的粉化现象也造成涂膜的褪色，

如锐钛型二氧化钛粉化现象较明显。基料的黄变倾向及耐候性差也会引起变色及褪色。因此

在设计外墙乳胶涂料的配方时，一定要选择耐候性好的基料和顔料，如纯丙乳液、苯丙乳液

及金红石型钛白、氧化铁系、酞菁系顔料。这对避免或减少涂膜的变色和褪色是十分重要

的。这也是内、外墙乳胶涂料所用基料及顔料不同的原因所在。

Q. 涂料的涂膜发花、色不均匀是什么原因造成的？

造成乳胶涂料涂膜发花、色不均匀的原因很多，既有涂料本身的原因，也有施工及基材

表面等因素的影响。涂膜发花、顔色不均匀是建筑涂料施工中最常出现也最令人头疼的问

题，只有了解并找到产生问题的原因才能对症下药，有的放矢地采取措施。

（1）涂料本身有浮色。涂料最终显现的顔色是由多种顔料调合出来的。每种顔料的密

度不同，有时差异较大，造成密度小的顔料颗粒飘浮于上面，密度大的顔料颗粒在下部发生

聚集，致使顔色分离。经过充分搅拌，涂刷干燥后，涂层仍易产生色泽上的差异。

（2）涂料中顔料分散不好，或两种以上的顔料相互混合不均匀，也是造成顔色发花的

重要原因之一。顔料分散不好或密度相差过大，在刷涂或辊涂施工时，在刷、辊方向上产生

条纹状色差，即有浮色产生。另外在涂膜干燥后，由于顔料颗粒飘浮而使其分布不均匀产生

浮斑。

（3）在施工中，由于涂刷不均匀，厚薄不均匀，施工技术不熟练等都会造成顔色深浅不一。

（4）基层表面粗糙度不同，对所施涂料吸收不均匀，基层碱性过大，也易造成色泽不均匀。

脚手架遮挡部位在重新喷或刷涂涂料时，涂布量及涂料色调可能与大面积的不同，也会造成

色泽不均。

Q. 如何克服涂膜发花和色调不均匀现象？

为了克服涂膜发花、色调不均匀现象可采取如下预防措施。 （1）选用适宜的顔料分散剂，

最好将有机、无机分散剂匹配使用，使顔料处于良好的稳定分散状态。

（2）适当提高乳胶涂料的粘度。如果粘度过低，浮色现象严重；粘度偏高时，即使密度相差

较大的顔料也会减少分层的倾向。

（3）施工前应充分搅拌涂料，使之均匀，没有浮色或沉淀。施工时，不要任意兑水稀释。

（4）施工时应力求均匀，严格按照操作规程时行。涂膜不宜过厚，涂膜越厚，越易出现浮色

发花现象。

（5）基层含水率﹤10%，PH值﹤10。为使基层吸收涂料均匀，最好施涂封闭底漆。对于外

墙乳胶涂料的施工，这点很重要。

（6）被脚手架遮挡的部位在重新喷涂或刷涂时，要认真操作，涂布量不要少于规定的数量且

尽量且尽量使用同一批涂料，以确保整体饰面顔色的一致。

?Q. 外墙乳胶涂膜为什么有时会出现裂纹？

乳胶涂料的基料采用的是不同类型的乳液，每一种乳液都有相应的最低成膜温度。如果为

了抢工期，在较低的气温下施涂乳胶涂料，达不到乳液的成膜温度，乳液不能形成连续的涂

膜，导致外墙乳胶涂料出现裂纹。基层处理不当，如水泥墙面的开裂，也会造成涂膜开裂。

当底涂或第一道涂层施涂过厚而又未完全干燥时即施涂面层或第二道涂料，由于内外干燥速

度不同，造成涂膜开裂。为避免此种现象的发生，首先应避免在低于10℃的气候条件下施

工。如果施工温度偏低，应提高乳液成膜助剂的用量，而不能沿用一般的助剂加量。另外，

要将基层处理好，最好不使用水泥腻子。涂层厚度应符合工艺操作要求，底涂层或第一道涂

料必须完全干燥后方可施涂面层。