颜料配比对涂层表面结构和化学组成的影响

在颜料涂料领域,对不同的变量对涂层表面结构和化学组成的影响已经进行了大量的研究,并建立了变量与涂料最终使用性能之间的相互关系.影响颜料型涂料表面涂层结构和化学组成的因素有很多.最重要的有颜料的百分含量、胶黏剂的种类和用量、增稠剂的种类和用量、干燥条件、涂布基质的性质、涂料各组分间的胶体作用、颜料粒子的形状与粒径分布以及压光条件.     

颜料粒子形状对高岭土涂料涂层水平抗张强度性能的影响

纸张涂料涂层的机械强度性能对纸张加工和印刷过程是至关重要的。这些性能包括挺度、抗折叠破裂、抗掉毛掉粉、以及抗拉毛强度。对于本研究，我们制备了无涂布基材撑托的涂料涂层并且测定了作为高岭土粒子形状因子的函数的涂层水平抗张强度。我们发现，对于经沉降法检测具有相同粒径的高岭土，随着高岭土粒子形状因子的增加，涂层的水平抗张强度和挺度都增加。与其相反，涂层的破裂伸长率降低。这些试验结果可通过涂层的微观结构来理解。研究的另一发现是涂层伸长率随着胶乳用量的增加呈指数规律增加。这表明在纸张涂料中胶乳正常用量的情况下，由于聚合物链粘结到颜料的表面而受到束缚，与单纯的胶乳膜相比不易伸展。 应用：这项研究深入探讨了涂布纸的重要性能，特别是挺度和强度，以及它们是如何受所用高岭土粒子形状影响的。     

涂层固化过程中胶乳粒子迁移的机理（Ⅱ）

研究了涂布纸涂层固化过程中胶乳粒子向涂层表面发生迁移的现象,对此提出了一种新的基于Einstein经典粒子扩散理论和表面效应的机理来进行解释,澄清了涂料及相关领域对粒子迁移机理的争议。以微米级高岭土、亚微米级羧基丁苯胶乳为主要原料制备涂料进行涂布,用 X射线光电子能谱仪（XPS）检测涂层表面的元素组成和含量,建立了原子数比值与胶乳用量之间的回归方程;通过该方程将不同条件下固化的涂层表面XPS检测结果转化为表面胶乳含量,定量分析了不同因素对胶乳粒子迁移程度的影响。结果表明,干燥温度升高、高温干燥时间延长、涂料初始固含量降低会促进胶乳向涂层表面迁移,而胶乳粒径增大、涂料黏度增加、基质吸收性增强会抑制其迁移,验证了新机理的合理性。     

增稠剂对涂层表面结构的影响

研究了涂层的表面结构与涂层透气度的关系,用对分布函数分析并比较了3种增稠剂（羧甲基纤维素、聚乙烯醇、碱润胀型聚丙烯酸乳液）对涂层的影响。探讨了表面结构是否与干涂层有关以及与传统方法比较对分布函数分析法是否能够反映额外的结构信息。研究发现,涂层的整体结构对表面结构没有影响;对分布函数是表征增稠剂对涂层结构影响的一种非常有效的工具。用平滑度（均方根粗糙度）和涂料粒子的有序性／无序性（有序区域）表征涂层表面,而这两个特征是由不同机理决定的。     

涂层固化过程中胶乳粒子发生迁移的机理

用X射线光电子能谱仪(XPS)检测了不同条件下干燥的高岭土-胶乳涂料体系涂层的表面元素组成,对涂布纸涂层固化过程中胶乳发生迁移的时间进行了研究.XPS检测显示,不同温度干燥时,涂层表面的碳元素含量随着干燥温度的升高而明显增加,随着室温滞留时间的延长而显著降低.实验结果表明,在涂布纸涂层固化过程中,胶乳粒子的迁移主要发生在涂料施涂以后至涂料内部形成毛细管的这段时间,即当涂料仍处于液体状态的时候.     

涂料的流变性对最终涂层性质的影响

涂料一般是由高岭土、碳酸钙、丁苯胶乳、水溶性聚合物（如淀粉、CMC等）及增稠剂等添加剂组成。在一些涂料中，颜料粒子与其他组分相结合构成网状体，这种结合是由于颜料和胶乳粒子间的桥联作用和絮凝作用而产生的。如果网状体结合强度较大，涂层在干燥时就可以抵抗外部压力而减少涂层松厚度的损失，从而可以提高不透明度、亮度和涂层遮盖度。以轻量涂布纸为例，松厚度提高后，可以在较少的涂布量下获得较高的光泽度和平滑度。所以研究涂层松厚度的影响因素具有重要意义。颜料粒子、增稠剂及其他一些聚合物粒子间的相互作用可提高涂层的…     

不同方法制备的淀粉基生物胶乳的性能研究

研究了化学改性法生物胶乳(自制)、机械研磨法生物胶乳(自制)和机械挤出法生物胶乳(商品)3种淀粉基生物胶乳的物理性能及其对涂料性能和涂布纸性能的影响。结果表明,化学法生物胶乳不具有微粒形态;机械研磨法生物胶乳的中位径为0.161μm、粒度分布宽,溶解性和润胀性较高;挤出法生物胶乳粒度分布均匀,中位粒径为0.184μm。化学改性法生物胶乳的涂料低剪切黏度较低、保水性能较差,机械研磨法生物胶乳涂料的黏度最高、保水性能最好;剪切速率超过100 s~(-1)后,3种涂料的黏度趋于接近。生物胶乳会使涂布纸的孔隙率下降、亮度提高;化学改性法生物胶乳可达到甚至改进涂布纸的各项性能;挤出法生物胶乳可获得较好的涂布纸性能;机械研磨法生物胶乳对涂布纸的光泽度和平滑度有微小不利影响,有待进一步改进。     

运用胶体特性探讨纸用涂料胶粘剂迁移

涂料是由颜料、胶粘剂、添加剂及水组成的胶体系统,涂料胶体体系特性影响胶粘剂迁移。颜料对涂料胶体特性的作用体现在涂料脱水速率过程中,颜料的润湿能力、颜料与胶粘剂的相互作用及颜料对液相的吸附能力等对脱水过程有影响。水溶性胶粘剂和增稠剂是另一个决定涂料胶体特性的成份,体现在颜料颗粒吸附这些高聚物,使胶体体系变得更加稳定,这种体系只有在一定外部压力作用下才会产生胶粒与吸附物的分离。胶乳也是胶体体系的主要成分,实际上胶乳本身也是一种胶体体系,当胶乳粒子因絮凝效应失稳时会弱聚结。涂料中胶乳粒子可以看成是分散在颜料胶体体系的网络中。文中重点举例介绍了多种涂料体系的胶体特性及改善胶粘剂迁移的研究结果。     

颜料型涂料固化过程中涂层多孔结构的研究进展

将涂料施涂于纸上,可以改善纸张的光学性能和印刷适性.涂料在纸上的作用效果可以通过一组形态特征,即通常所说的"涂层结构"进行评价.涂层结构的固化过程受多种因素影响,如涂料组成(颜料类型、胶黏剂类型和用量、添加剂等)、原纸的性质(吸收性、粗糙度)以及干燥条件.在干燥过程中,涂层结构经历收缩和组分迁移等影响其最终性质的各种过程.而这些性质很大程度上与涂层的孔隙结构有关.     

分形理论在纸张涂料与涂层结构研究中的应用

介绍了分形和分维的基本概念，对分形理论在纸张涂料和涂层结构研究中的应用作了初步探讨，指出通过测量粒子的形状分维，可以建立涂料流动性能和粒子形状之间的定量关系函数，对反映纸张涂层结构的孔隙、粗糙度等指标，也能用其分维值建立与纸张物理性能和涂料因素的定量关系。     

高含固自交联水性聚丙烯酸酯涂层剂的研制及应用

本介绍了高含固自交联水性聚丙烯酸酯涂层剂的制备原理, 性能特点和多分散聚合技术；研究了该种涂层剂的成膜性能以及交联方式对膜热性能，力学性能及耐溶剂性能的影响；研究了粒径分布与胶乳表观粘度的关系；含固量，交联方式，焙烘条件对涂层织物防水性，耐搓性和刚柔度的影响。新研制涂层剂的耐水压性能为普通ＰＡ涂层剂的２－３倍。     

颜料窄粒径分布对涂层性能影响的研究

研究了颜料的不同粒径分布,特别是窄粒径分布对涂布纸涂层性能的影响.结果表明窄粒径分布能增加涂层性能,颜料粒子的窄粒径堆砌结构形成的湿涂布层的微粒堆积密度较小,形成更开放式的滤饼层,导致快速脱水,具有较高的湿孔隙率,较低的不动点固含量,较高的光散射系数,粒子的均一性也赋予涂层具有较好的平滑度和光泽度.     

涂料添加剂及其配比对涂布纸张性能影响的研究

涂料配方的选择不仅影响涂布纸的性能,还决定涂布纸的最终质量。不同助剂的配比对涂料和纸张性能的影响也不同。本文分别对涂料固含量、保水剂、生物胶乳、分散剂等造纸助剂及纳米粒子对纸张涂料流变性和纸张性能的影响进行单因素分析。在此基础上,选取固含量、分散剂含量、纳米粒子含量进行纸张平滑度的响应面分析,在固含量55%,分散剂含量1.0%,纳米粒子含量4%的最优参数下纸张平滑度值4.32s;选取保水剂含量、生物胶乳含量、纳米粒子含量对纸张表面强度进行响应面分析,在保水剂含量0.8%,生物胶乳含量18%,纳米粒子含量4%的最优参数下纸张表面强度值1.06m/s。     

中国制浆造纸研究院获批一项2014年度国家自然科学基金项目

近日,中国制浆造纸研究院涂布技术研发中心杜艳芬博士申报的＂基于水润胀效应和微粒特征的淀粉基生物胶乳涂层微孔结构形成机制及界面行为研究＂获批2014年度国家自然科学基金项目。该课题以新型淀粉基生物胶乳为主要研究对象,通过研究涂布纸湿涂层固化过程中微孔结构形成、生物胶乳微粒动态收缩过程及其在涂层中的含量分布,确定生物胶乳涂料性能涂层微结构一涂布纸性能之间的内在联系。     

涂料组分对胶黏剂迁移及涂层印刷适性的影响

胶黏剂在涂层固化过程中的再分配对涂布纸的涂层结构和印刷适性有着重要的影响,深入研究胶黏剂的迁移机理对于提高涂布纸质量和印刷适性都有着积极的意义.本文考察了涂料固含量对胶黏剂迁移的影响以及胶黏剂迁移对涂层结构(包括胶黏剂分布和孔隙率)和印刷适性的影响.实验结果发现:涂层表面的胶黏剂含量随着固含量的增加而降低,与Ranger的壁面效应作用机理相矛盾;而涂层的油墨吸收性能不仅依赖于孔隙结构,而且依赖于涂层表面的胶黏剂含量,进而影响印刷光泽度.     

颜料涂布纸的涂层结构与印刷性能的关系

研究表明,涂布纸的印刷适性和其他性能在很大程度上取决于其涂层结构的特性。一直以来,对涂层结构特性的研究都是涂布纸研究领域的热点,其中又以涂料组分（特别是胶黏剂）在涂层表面与内部的分布以及涂层表面形貌的研究为重点,以实现涂层结构的优化与控制,提高涂布纸的印刷适性。本文将探讨颜料涂布纸的涂层表面结构与其印刷性能之间的关系。     

涂布过程对涂层结构及油墨吸收性影响的研究

考察了涂布加工过程对涂层结构(包括胶黏剂分布和孔隙率)和油墨吸收性的影响。结果发现,涂层的油墨吸收性能不但依赖于孔隙结构而且依赖于涂层表面的胶黏剂含量。在室温干燥时,涂层表面结构较为开放,涂层的油墨吸收性主要取决于涂层的孔隙率。在高温干燥时,胶黏剂更容易迁移到涂层表面,在表面形成封闭的胶乳膜,此时涂层的油墨吸收性主要取决于涂层表面的胶黏剂含量。     

国外期刊论文摘要

Paperi ja Puu－ 2001,Vol.83,No.1 ●预测涂层分布的模拟模型 A simulation model to predict coating coverage 用数学模型和数字模拟调查研究了影响涂层分布的各种因素。探索了固含量和主要脱水机理对最终涂层微结构的影响。模拟了一种原纸上正弦覆盖的涂层，说明涂层的收缩是控制表面平滑度的主要因素，在特定工艺条件下粒子的平面位移很小。根据实验的观察结果进行了讨论。模拟了悬浮液进入原纸表面微孔隙的流动。发现接近孔隙的流速很高，足以使涂料局部进行再分布。球形粒子能够在孔隙中“搭桥”，使其它的粒子不能进入孔隙中。孔…     

聚氨酯涂层剂的应用性能

为探讨聚氨酯应用性能与其物理、化学结构及组成的关系,制备了3组具有不同结构及组成的亲水性聚氨酯涂层材料。测试了涂层织物的防水性、透湿性等主要应用性能;选用广角X衍射仪(WAXD)及表面张力/接触角测定仪研究了材料的聚集态结构及其表面性能。研究结果表明:涂层织物的透湿性及防水性主要取决于聚氨酯涂层材料中亲水性醚键的含量以及硬链段与软链段的比例。     

涂布颜料对涂布纸性质和涂层覆盖的影响

研究了不同颜料组成对涂布纸性质和涂层覆盖的影响.研究发现:与常规水洗高岭土相比,含剥片土涂层的印刷表面粗糙度值比较高;常规水洗高岭土中加入煅烧高岭土比例较小时,其印刷表面粗糙度值基本没有变化,但增加到一定比例时,印刷表面粗糙度值有显著的增加.另外,涂料中加入剥片土以及在常规水洗高岭土中加入适当比例的煅烧土,均有利于改善涂层覆盖.