功能性顏料:防腐、導(dǎo)熱、導(dǎo)電、特效和惰性等功能顏料探秘
探秘五種重要的功能性顏料:防腐顏料、導(dǎo)電顏料、導(dǎo)熱顏料、特效顏料和惰性顏料
功能性顏料(Functional Pigments,F(xiàn)P)是行業(yè)中一個(gè)相對模糊的術(shù)語,因?yàn)樗梢员唤忉尀榘ǚ栏伭稀?dǎo)電顏料、導(dǎo)熱顏料和特效顏料,以及填充劑(也稱為惰性顏料)。本文主要介紹這五種功能性顏料,但還有其他類型的功能顏料。
防腐顏料
防腐顏料(Corrosion Inhibitive Pigments,CIP)有助于防止或減少每年因鋼鐵腐蝕而造成的成本,估計(jì)在全球范圍內(nèi)超過2萬億美元。腐蝕主要是由于金屬與環(huán)境發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致的電化學(xué)惡化,將金屬轉(zhuǎn)變?yōu)樽畹湍芰繝顟B(tài)。 氧化發(fā)生在陽極(正極),還原發(fā)生在陰極(負(fù)極)。 水、氧氣和鹽(特別是強(qiáng)酸)的存在通常會(huì)加速腐蝕。
這些防腐顏料有一定的溶解度,但為了活躍和有效,涂層必須允許一些水?dāng)U散以溶解顏料。如果溶解度過高,顏料將從涂層中溶出得太快,降低顏料用于抑制腐蝕的時(shí)間。
在選擇防腐顏料時(shí)的另一個(gè)主要考慮因素是pH值。例如,具有高pH值的顏料可能對酸催化體系的固化產(chǎn)生不良影響。相反,具有低pH值的顏料可能對水性體系的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。
絕大多數(shù)防腐顏料由鋅、鍶、鉻、鉛、鉬、鋁、鈣或鋇等金屬離子(陽離子)與磷(正磷酸和多磷酸)、鉻酸和硼酸等陰離子的組合構(gòu)成。盡管六價(jià)鉻酸鉻(Cr+6)和鍶在抑制腐蝕方面非常有效,但由于各種環(huán)境和毒理學(xué)法規(guī)的限制,它們的使用非常有限。
導(dǎo)電顏料
導(dǎo)電顏料(Conductive Pigments,CP)是一種能夠通過涂層傳輸能量的顏料。導(dǎo)電顏料允許電流通過或散去,如靜電消散材料中所用。
導(dǎo)熱顏料
導(dǎo)熱顏料增加了熱量通過涂層的傳遞速率,并在冷卻系統(tǒng)中得到利用,通過空調(diào)散熱片和線圈大大減少了設(shè)備運(yùn)行的能源成本。
導(dǎo)電和導(dǎo)熱這兩種應(yīng)用中包括的顏料類型有銀、鎳、銀包覆鎳、炭黑、多壁和單壁碳納米管以及其他材料等。其中一些可用于配制具有電磁干擾屏蔽(EMI shielding)效果的涂層。電磁屏蔽是通過用導(dǎo)電或磁性材料制成的屏障阻擋磁場來減少空間中的電磁場。EMI電磁干擾屏蔽用于敏感的分析儀器以及雷達(dá)探測的保護(hù)。
特效顏料
特效顏料(Special-Effect Pigments,SEP)是能夠提供無限或多種顏色和效果的顏料,為涂料提供了無限的設(shè)計(jì)可能性。這些效果包括閃爍燈光的幻覺、金屬反射、干涉閃光、隨著視角和光源變化的顏色變化和光澤。在精顏化工上一篇文章中,我們對這個(gè)主題進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,所包含的特效顏料包括感溫變色顏料、感光變色顏料、熒光顏料、磷光顏料、珠光顏料、金屬片狀顏料等。
惰性顏料
惰性顏料(Extenders)也稱顏料填充劑,聽起來并不十分引人注目或重要,但實(shí)際上它們非常重要,它們用于提供許多功能,包括提高遮蓋力、阻隔污漬、單遍底漆和涂裝、增加擦洗抗性等。如使用小顆粒的硅酸鹽來調(diào)整二氧化鈦(TiO2)的顆粒,以提高遮蓋顏料的效率;云母顏料在印刷中用于提供油墨更好的清晰度,因?yàn)樗鼈儾粫?huì)滲透紙質(zhì)基材太多;在防腐涂料中,云母鐵氧化物在膜中形成了“曲折路徑”,使水分遷移,從而提供更好的保護(hù)。
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