第二章　涂料配方中的重要參數

第一節　參數的含義及計算

一、顏基比（P/B）

顏基比是指涂料配方組成中顏料組分（包括著色顏料、防銹顏料和填料）的質量分數與固體基料組分（不揮發分）質量分數的比值，通常用P/B來表示，其公式如下：

P/B=顏料的質量分數∶固體基料的質量分數

【例】　計算下列配方（表2-1）的顏基比。

解：

雖然不能從顏基比與涂料性質之間找到很有規律的關系，但是顏基比簡單實用，也是確定涂料配方的重要參數之一。在配方設計時，已經確立了基料、顏料的品種和質量分數后，通過試驗手段，可以通過改變顏基比數據比較快捷地確立并優化配方。

二、顏料體積濃度（PVC）

在進行配方設計時，涂料往往是以質量分數表示的，然而構成干膜的樹脂、顏料及其他添加劑，它們的密度差異很大，因此它們在整個涂膜中的體積分數相差很大，而在確定涂料干膜性能時，體積分數比質量分數更為重要。特別是對不同配方的涂料進行性能比較試驗時，其體積分數的重要性更為突出。

顏料體積濃度是指涂膜中顏料的體積占干膜總體積的百分數，以PVC表示。

式中　V_p——顏料體積，顏料包括著色顏料、體質顏料以及其他功能性顏料；

V_b——干乳液聚合物體積；

W_p——顏料質量，顏料包括著色顏料、體質顏料以及其他功能性顏料；

W_b——干乳液聚合物質量；

d_p——顏料密度，顏料包括著色顏料、體質顏料以及其他功能性顏料；

d_b——干乳液聚合物密度。

【例】　計算表2-1配方的PVC。

解：

三、臨界顏料體積濃度（CPVC）

臨界顏料體積濃度是指基料聚合物正好覆蓋顏料粒子表面并充滿顏料粒子堆積空間時的顏料體積濃度，即當顏料體積濃度擴大至某一數值時，涂膜的許多性質會發生急劇變化的顏料體積濃度。通常用CPVC表示。

CPVC=V_p/（V_p+V_ab+V_vb）×100%

式中　V_p——顏料體積；

V_ab——被顏料粒子表面吸附的基料聚合物的體積；

V_vb——充滿吸附了基料聚合物的顏料的粒子空隙的聚合物體積。

CPVC可以通過CPVC瓶法、密度法、顏料的吸油量計算法求算，常用吸油量計算法。

顏料在涂料中的含量對涂料性質有極大的影響，為了判斷顏料的合理用量，需要了解顏料的吸油量。一定質量的干顏料形成顏料糊時所需的精亞麻仁油的量稱為顏料的吸油量，該值反映了顏料的潤濕特性，用表示，單位為g/100g，顏料的吸油量與顏料對亞麻仁油的吸附、潤濕、毛細作用，以及顏料的粒度、形狀、表面積、粒子堆砌方式、粒子的結構與質地等性質有關。達到吸油量時，意味著顏料表面吸滿了油，顆粒間的空隙也充滿了油，若再加入油黏度則下降。顏料的粒子越細，分布越窄，吸油量越高，當然吸油量還與顏料的密度、顏料顆粒內的空隙有關，也和形狀有關。例如，圓珠型的吸油量高，針狀的吸油量少。

將轉化為體積分數，可以求出：

式中，ρ為顏料的相對密度；0.935為亞麻仁油的相對密度，實際生產中，由于樹脂基料的變化，本公式求算的結果僅供參考。

如果配方中顏料種類為兩種或兩種以上時，即為混合顏料體系，此時混合顏料體系的CPVC計算公式如下：

式中，、ρ_i分別為第i種顏料的吸油量或密度；v_i為第i種顏料在混合顏料體系的體積分數。

CPVC是設置PVC的重要參考標準，低于CPVC，顏料顆粒不是緊密堆積，基料在涂膜中有“過剩”的體積；高于CPVC，顏料顆粒形成緊密堆積，然而沒有足夠的基料堆滿顆粒之間全部體積，即涂膜中出現了空隙。在稍高于CPVC時，涂膜中的空隙是空氣泡，隨著顏料體積濃度的增加，空隙互相連通，涂膜多孔性急劇增大。

四、乳膠漆臨界顏料體積濃度

乳膠漆是聚合物乳膠粒和顏料在水連續相中的分散體系，其成膜機理與溶劑型涂料不同。溶劑型涂料成膜過程中顏料間的空隙自然為基料充滿，乳膠漆成膜前乳膠粒子可能聚集在一起，也可能和顏料混雜排列，而且在成膜過程中發生形變，最后成膜時需要更多的乳膠粒子方能填滿顏料空隙，因此乳膠漆的臨界顏料體積濃度總是低于溶劑型涂料的臨界顏料體積濃度。乳膠漆的臨界顏料體積濃度也可用LCPVC表示，計算公式如下：

式中，e為乳液的效率指數，通常為經驗值，一般取值范圍為80%～95%。

影響乳膠漆臨界顏料體積濃度的主要因素有乳膠粒子和顏料的粒徑大小和分布、聚合物的玻璃化轉變溫度和成膜助劑的種類及用量。玻璃化轉變溫度的高低直接影響到成膜過程中乳膠粒的塑性形變和凝聚能力，乳膠粒子的玻璃化轉變溫度越低，越容易發生形變，使顏料堆砌得越緊密，因此玻璃化轉變溫度低的乳膠漆有較高的臨界顏料體積濃度。由于粒度較小的乳膠粒子容易運動，易進入顏料粒子之間和顏料粒子較緊密接觸，因此，較小粒度的乳膠漆具有較高的臨界顏料體積濃度。助成膜劑可促進乳膠粒子的塑性流動和彈性形變，能改進乳膠漆的成膜性能，它對臨界顏料體積濃度值的影響比較復雜，還與乳液的玻璃化轉變溫度和粒度有關，一般存在一個最佳的助成膜劑用量，在此用量下，臨界顏料體積濃度的值最大。助成膜劑的用量過多，會使乳膠漆產生早期凝聚或凝聚過快等現象，從而使聚合物的網絡松散，導致臨界顏料體積濃度值降低。

五、固含量

固含量是指漆料在規定條件下烘干后剩余部分占總量的百分數，按衡算基準不同，固含量分為質量固含量和體積固含量。計算式如下：

在實際生產中，因為質量比體積更容易測量，所以質量固含量的應用比體積固含量的應用更為廣泛。一般，如果沒有特別指明，“固含量”即指“質量固含量”。

【例】　計算表2-1配方的固含量。

解：

一般，溶劑型涂料和水性涂料的固含量因類型不同而波動較大，而高固體分涂料的固含量通常高于70%，粉末涂料的固含量一般認為是99%以上。