高透明纳米色浆的透明度、色牢度与加工稳定性,本质上由分散粒径、分散剂复配、研磨工艺与载体相容性四个变量共同决定。本文围绕这四个变量,给出可直接用于产线的工艺窗口与选型对照表,供涂料、油墨、塑料着色工程师参考。参考:公司首页。
高透明纳米色浆是指颜料一次粒子被稳定分散至 D50≤100 nm、Rayleigh 散射贡献主导、雾度低的液体着色剂。其工艺优化的核心是在剪切强度、分散剂浓度与树脂润湿之间寻找平衡。
图1 棒销式纳米砂磨机用于纳米色浆制备
某客户制备水性高透明纳米红色浆,初版 D50=180 nm、24 h 返粗。优化:分散剂由单一支链聚丙烯酸改为聚羧酸钠+润湿剂复配(比例 7:3),砂磨机锆珠直径 0.4–0.6 mm,线速度 10–12 m/s,研磨 6 道次,终 D50=65 nm、D90=110 nm,40℃×30 d 无返粗。
客户需将水性炭黑色浆切换至溶剂型 PU 体系。原水性分散剂在 PU 中絮凝、黏度上升 3 倍。改用聚氨酯嵌段分散剂(含锚定段+PU 相容链段),添加量为炭黑的 25%,在 0.8 mm 锆珠下研磨 4 h,细度达 15 μm(GB/T 6753.1),黏度稳定在 80–100 mPa·s。
图2 实验室纳米砂磨机用于小试配方筛选
用于户外 PVC 型材着色的喹酞酮黄色浆,要求 QUV 1000 h ΔE≤2.0。通过表面处理(纳米 SiO2 包覆)+ 高分子分散剂,D50=70 nm,在钛白粉 10% 共混体系中遮盖力提升 15%,QUV 1000 h ΔE=1.6。
| 参数 | 水性体系 | 溶剂型体系 | UV 体系 | 测试标准 |
|---|---|---|---|---|
| 锆珠直径 | 0.3–0.6 mm | 0.4–0.8 mm | 0.2–0.4 mm | — |
| 砂磨线速度 | 10–12 m/s | 10–14 m/s | 8–10 m/s | 设备铭牌 |
| 分散剂添加量 | 颜料 30%–50% | 颜料 20%–35% | 颜料 15%–25% | GB/T 5211 |
| 研磨温度 | ≤45℃ | ≤55℃ | ≤35℃ | — |
| 目标 D50 | ≤80 nm | ≤100 nm | ≤60 nm | GB/T 19627 |
| 细度(刮板) | ≤15 μm | ≤15 μm | ≤10 μm | GB/T 6753.1 |
| 储存稳定性 | 40℃×30d 无返粗 | 40℃×30d 无返粗 | 常温×90d 无返粗 | GB/T 6753.3 |
图3 台式色差雾度仪用于色浆光学性能检测
高透明纳米色浆的工艺窗口由"锆珠直径—线速度—分散剂类型"三者共同决定;蒂森在水性、溶剂型、UV 三大体系均有成熟配方,可按客户基料直接给出推荐窗口并提供小试支持。
Q1:为什么同样配方换砂磨机后细度变差?
A:不同机型棒销结构与锆珠填充率不同,需重新优化线速度与流量,建议以 D50 而非电机电流作为终点判据。
Q2:分散剂越多越好吗?
A:过量分散剂会造成游离分散剂导致漆膜耐水性下降、附着力变差,应通过吸附量曲线确定最佳添加量。
Q3:如何判断是否达到纳米级?
A:以 D50≤100 nm 且 24 h 无返粗为准,不能只看刮板细度;刮板≤15 μm 仅为粗判。
Q4:研磨温度为何要控制?
A:温度过高会使分散剂脱附、颜料二次团聚,UV 体系还可能引起少量预聚,故需夹套冷却。
Q5:客户换树脂后色浆要重做吗?
A:若新树脂与原载体溶度参数差>3 (cal/cm³)^0.5,需重新评估分散剂相容性,建议打小样确认稳定性。