各种有机颜料的评价

介绍了颜料评价方法，对有机颜料颜料的配制有一定的参考价值。

这份关于17种常用有机色素的评价报告在几个方面很有意义。首先，它提供了特别适合油漆实验室的相关测试方法和程序。其次，它报告了两年多的风化效应，当所有这些颜料在醇酸搪瓷配方中并排暴露在两种颜色颜料加载水平。第三，通过采用均匀的颜料加载，便于耐久性和光学性能的比较。第四，配方设计使同一种颜料的各色调配方和各较深颜色配方的颜料负载相等;这允许评估颜料负载对光泽、粘度和其他性能的影响。

简介

当有机涂料配方涉及到选择一种或多种有机颜料时，所选颜料的性能特性和成本往往比任何其他因素更能决定涂料对特定用途的适用性及其在市场上的成败。这项工作旨在通过(1)建议特别适合在油漆实验室中使用的颜料的比较评价程序，(2)报告涉及广泛的有机颜料的评价结果，通常用于建筑、商业和轻型工业涂料(1,2)。

每种颜料报告的测试结果将测量涂料性能，涂料性能受到所使用颜料的选择和浓度的严重影响，每个测试都涉及颜料性能的一个基本方面。(3)使用ASTM方法的文本中包含了具体测试方法的参考文献。其他测试方法见附录一。

目前的工作并不打算全面覆盖所有颜料类型或颜料性能的所有重要方面。许多被测试的颜料在高性能涂料上的应用有限，正如我们从单一的溶剂型系统中得到的一些结果一样。我们没有考虑颜料的耐热性或耐化学性，也没有考虑颜料混合物可能产生的积极或消极的协同效应。

相对于要收集和报告的数据种类的选择，应该注意的是，与本文内容相关的大量信息可以从早期调查人员和颜料供应商的出版物中获得，但即便如此，这也只是告知这些颜料使用的大量积累艺术的一部分。我们的重点是演示测试方法，这些方法可以提供手头不太容易获得的信息。颜料的性能方面，如颜料对流变性、光泽和相对分散性的影响被包括在内，因为它认为可以提出有用的测试方法。同时，通过对各种有机颜料的同时测试，开发了比较风化数据。对于这一特殊的颜料组，尚未有详细的结果报道。

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实验搪瓷的配方

颜料的选择
在实用的范围内，所测试的颜料要覆盖光谱，使用经工业经验证明在商业上适合广泛应用于前面提到的涂料类别的颜料类型。每种颜料在高光醇酸搪瓷中的色深两度下进行了测试，测试了光学和流变性、溶解度(出血)以及暴露在人工和自然天气下的影响。下文描述了调查中使用的有机颜料。截至2008年秋季，每种颜料的标价和北美销量估计见表1。

色素黄3通常被称为“10g型”，是韩沙黄中最绿的一种。它在烤漆中容易挥发和迁移，这决定了它主要用于水性涂料和一些印刷油墨。然而，当测试表明适宜性时，它可以用于空气干燥的溶剂型系统。

色素黄14“OT黄”主要用于印刷油墨，塑料和橡胶的使用温度上限为200摄氏度。少量用于涂料的金属主要用于鼓形搪瓷等低端产品，由于每磅价格较低，所以使用量较大。不同的等级提供不同程度的光泽，透明度/不透明度和强度。

色素黄65是一种红色的无铅黄色，在交通标志漆中占主导地位，这是迄今为止最大的市场。较低的成本和优越的耐用性使它能够在这种应用中取代黄75。表面处理使其Cowles分散可以设计为溶剂或水系统。

色素黄74另一种Hansa类型，可在不稳定的透明类型，或替代，在更红的阴影，更弱，更不透明和耐候类型，稳定抗再结晶。稳定的颜料主要用于涂料，最大的体积进入通用着色剂系统作为外黄。不稳定型用于室内涂料和印刷油墨。

色素黄83还提供不透明和半不透明或透明类型。不透明的颜色，虽然两种颜色都表现良好，但在深浅的颜色中更耐风雨，被设计为无铅铬黄的替代品。这两种涂料通常用于一般工业市场的液体和粉末涂料。半不透明类型更强。塑料和橡胶的使用受最高使用温度200℃的限制。高树脂，非常透明的类型主要用于印刷油墨，在那里辉煌的金色阴影可以通过印刷在金属上。

色素黄97是一种单偶氮FGL型，是一种明亮的，绿色到中阴影，黄色，具有有用的不透明度和颜色强度，在石质和色调中具有良好的耐光性和耐候性。在通用的颜色系统中，它的耐候性略优于色素黄74，但用户一致认为，这并不证明其较高的成本。因此，它已在本应用程序中被替换。在180ºC以上的烤制珐琅中，它的挥发性是主要用于风干系统的原因。

色素黄151是一种苯并咪唑酮H4G型，具有干净的黄绿色阴影和通常非常好的性能性能，包括耐候性、高负载配方中的良好流动性和光泽。因此，它通常被用于高级一般工业涂料，包括一些知名的颜色，如约翰迪尔黄。在汽车涂料中，颜料黄154通常被选择代替，因为它有相似的阴影和更好的紫外线性能。颜料黄151的一个限制，阻止它在粉末涂料中使用，是在强碱性系统中，颜色可能改变和抗紫外线能力下降。

色素橙5DNA橙已经在溶剂型风干涂料、水性涂料和印刷油墨中建立了悠久的、广泛的应用。作为一种相对干净，明亮的橙色，具有良好的耐候性，有用的不透明度和优惠的价格，它是许多工业涂料应用的首选颜料。然而，在烘焙珐琅时，它会开花和流血，它的经济吸引力有时会导致用户挑战它应该使用的地方的极限。

色素橙34RL-70型是一款单抗橙RL-70型，它有一个标准等级，只适用于室内应用，但也有一个较红但较弱的不透明类型，在石膏石中具有良好的耐候性(虽然不着色)，是市场上最不透明的干色之一。推荐作为工业涂料中钼酸橙的无铅替代品。当颜料橙5不能满足性能要求时，不透明橙34是选择的颜料。当不透明度为标准时，两种颜料在经济上具有竞争力。

颜料红3或甲苯胺红，有浅、中、深三种颜色，所有这些颜色在石质中都具有很好的耐风雨性，价格也很诱人。这种属性的组合导致了它在“谷仓红”和一些交通标志应用程序中的普遍使用。其较差的抗排液性限制了它在风干系统中的应用，这一限制也解释了在尝试用色素红3代替色素红170时很少成功。色素红170价格的下跌使这些努力变得不那么有吸引力了。

颜料红122即喹吖啶酮洋红，可用于汽车金属饰面的透明型，以及在通用着色剂系统中广泛用作外部蓝色调红的不透明型。这两种类型的Red 122是许多涂料，印刷油墨和塑料制品的常用选择。fda批准的等级用于塑料食品包装。

颜料红170是一种萘酚红F5RK-A型，是通用工业液体和粉末涂料的主要应用，包括汽车应用，要求低于极限抗紫外线。它有一些低温塑料应用。它有黄色和蓝色两种颜色。

色素蓝15:2或酞蓝红，不结晶，不絮凝(NCNF)，用于工业液体和粉末涂料，包括汽车，印刷油墨和塑料。添加在颜料中或颜料上的添加剂赋予NCNF特性，通过在强溶剂中结晶使其不恢复到更绿的颜色，通过絮凝使其不分离为蓝色和白色颜料，特别是在通用颜色系统中使用时。然而，没有一个制造商会保证他的产品在每个系统中的稳定性，因此在特定系统中的测试是非常重要的。

色素蓝15:4NCNF主要用于溶剂稀释印刷油墨，以及包括汽车在内的工业涂料。

颜料绿7或称酞绿，有较黄和较蓝的色调，用于各种类型的涂料、印刷油墨和塑料。fda批准的等级可以用于食品包装。

色素紫23或称咔唑紫，是一种深红色的深蓝色颜料，有不同的红度和不同的等级，可用于特定的加工和性能要求。它经常被用在非常低的水平来着色白色，为更明亮的外观提供一个蓝色的底色。它被用于涂料，印刷油墨和塑料，虽然它的坚硬质地和高成本限制了它的接受。同时，在溶剂体系中浓度较低时，它有絮凝的倾向。

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瓷釉配方
在规划目前的工作中，选择涂料配方和制造程序来代表相关细分市场的当前美国工业实践。我们使用了基于长油醇酸树脂的搪瓷，类似于广泛使用的配方。这种类型的油漆经常作为预混合色(最常用于石质或深色调)应用，并且某些测试的颜料在店内颜色系统的着色中发现了相当大的用途。选择高光泽的配方是因为在石质和深色调中使用干有机颜料(不包括在着色系统中)很大程度上局限于光泽饰面。搪瓷配方见表2。

所有使用的原材料都是美国涂料行业常用的。在任何情况下，材料的选择都不是基于被测颜料的要求。因此，除了色素溶解度是一个因素外，可以合理地预期这些颜料的性能在其他体系中是相似的。

色素沉着
用每种颜料制备了两种搪瓷。一种是深颜色，要么是灰岩色，要么是深色调。另一种颜色要浅得多，被称为颜料。第一种珐琅质的颜色深度各不相同，一些颜料使用的是石质(单独使用颜料)，另一些颜料使用的是深色调(颜料与二氧化钛混合，重量为1:1或1:3)。

对于每种颜料，在石质、1:1深色调和1:3深色调之间的选择是基于颜料特性的实际考虑。只要颜色显示出来，就使用乳胶石，而且颜料不透明，这是允许的，因为众所周知，这通常能提高色牢度。然而，有些颜料在使用在石英石时呈现出本质上的黑色，需要与TiO2结合才能正确地显示出真实的颜色。相反，有些在深色调中使用，以克服非常低的不透明度，而不会不可接受地改变所产生的颜色。在每种情况下，色调的颜色深度都是通过使用1:50的比例来实现的，颜色与TiO2。

所有颜色浓度相同的搪瓷——石质、深色调1:1、深色调1:3或淡色——每单位搪瓷体积所含的颜料重量相等，而不论所使用的颜料是什么。具体来说，在100加仑的珐釉质中，颜料的装载量为50磅乳质颜料，30磅含有30磅TiO2的颜料，或者35磅含有105磅深色调TiO2的颜料，以及4磅含有200磅色调TiO2的颜料。(6,7)正如下一段所讨论的，这种颜料装载量的一致性有助于评估不同颜料对粘度、不透明度和光泽的相对影响。

根据不透明度和成本的平衡，以及色素沉着对其他珐琅性质的影响，选择颜料负载作为整个颜料组的有用和实用的平均值。这包括通过平衡称为Lambda的颜料体积值，试图尽可能地实现每种颜料的深色调和色调之间的相同粘合剂需求。(详情见下一段)测试结果应为配方者调整配方中特定颜料的用量提供指导，这是一项在使用有机色素时既重要又要求很高的任务。虽然，理想情况下，所有的涂料都应该有足够的不透明度，以在不超过两层的涂料中提供良好的隐藏力，但在实践中，有些颜料不能在足够的负载下使用，以提供这样的不透明度，特别是在石英石中。这可能是因为成本，但通常是由于高粘度，差流平或低光泽造成过量分散颜料。

Lambda值的计算近似如表2所示，为本研究中使用的搪瓷，它被定义为同一涂层的颜料体积浓度(PVC)与临界颜料体积浓度(CPVC)的比值。因此Lambda表示PVC接近CPVC的程度，如果两个配方使用相同的粘合剂(如在目前的工作中，一个深色调和一个着色珐琅对)有相同的Lambda值，他们的颜料应该有相同的粘合剂需求。粘度和光泽等特性应该是相似的。Lambda的近似值是根据每种颜料的吸油率或相关数据计算的。要使这些近似有用，分散必须具有良好的质量并且分散的程度必须相似。

颜料分散
表2和附录一描述了一种快速、简单和有效的颜料分散方法，但允许重复批次的分散能量输入，当不同的颜料以其他方面相似的配方分散时，可以非常相似的输入。

使用这种方法有两种选择。一种方法是将所有试验涂料分散在相同的时间内，并通过比较所获得的研磨细度得出颜料分散的容易程度的结论。这是目前工作中采用的方法，除了一种非常难以分散的颜料(咔唑紫)需要额外的时间才能达到可用的分散之外。

第二种方法是使用额外的分散时间，如有必要，使所有被评价颜料的研磨细度基本相等。这种方法花费了大量的时间来制备涂料，可以更准确地比较光泽和不透明度，同时还可以通过比较不同颜料所需的分散时间来评估分散的容易程度。

为了在分散过程中确定研磨的细度，可以利用这样一个事实，即总是需要准备一个比正在合成的油漆实际需要的更大的研磨膏，以便分离玻璃微珠并仍然有足够的研磨膏。此外，如果准备的几种涂料的降压特性基本相同，则使用母批降压是合理的方法。这种情况允许小的样品隔一段时间从磨浆中分离，用稀释母批的比例稀释，并测试研磨的细度，而不过度消耗可用的磨浆或稀释。

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实验搪瓷的评价

初始测试
在每个试验批次(ASTM D 1475, ASTM D 562, ASTM D 1210)上测量研磨的密度，粘度和细度，通过确认适当的复合确保有效的测试结果。粘度将在下面进一步讨论。当然，研磨的细度和分散的时间也是分散难易程度的指标，尽管这取决于用于分散的液体成分，因此也取决于所生产的涂层的类型。

醇酸粘度数据的归一化
出于实际考虑，在制备所有搪瓷时不能使用同一批商业醇酸树脂溶液。这导致了粘度的微小差异。由于粘度是用来测量不同颜料对涂料物理性能影响的搪瓷特性之一，因此需要对每批搪瓷进行归一化计算。校正因子是通过比较使用相同醇酸批的搪瓷组的平均粘度值得到的。为了尽量减少不同颜料的影响，只使用了来自颜色的数据。归一化数据被当作所有批次都是从同一个醇酸批次制备的。关于粘度归一化的计算细节，见附录I。

三角粘度值的计算
表3中标记为“Delta”并出现在第三列斜线之后的值是通过用深色调或乳质珐琅的粘度减去珐琅颜料的粘度计算出来的。因此，这个粘度差(δ粘度)代表了釉质/深色调和色度之间粘合剂需求的任何差异对牙釉质粘度的影响，正或负。然后可以在不同颜色的颜料之间进行这种效果的比较，前提是用被比较颜料制作的深色调或石质搪瓷具有相同的颜色:TiO2比例和相似的分散程度。这里要注意的是，不同颜料的颜料用量相等的实验设计的重要性。

粘度与颜料负载
由于需要获得高的颜料负载为良好的不透明度，运行的测试表明相对颜料负载潜力。这些测试包括测量每批珐琅在制备和老化过程中特定点的粘度，粘度越低表明颜料负载可能越高。

前面讨论的使用等负载颜料的策略首先应用于粘度。着色珐琅，不论颜色，都是用于比较的粘度标准，因为TiO2在颜料负载中的优势保证了颜料对粘度的影响在整个过程中是相似的。通过比较深色瓷釉的粘度(每一种都与其本身的颜色和公式中颜色浓度相同的所有其他颜料)，有可能估计在两个深色组(颜色:TiO2比例为1:1和1:3)和在石质组中更高的颜料负载的潜力。

光学性质

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仪器色彩测量使用微闪光仪器，色差单位来自CIELAB刻度。计算反射率(ASTM E 308)、不透明度(ASTM D 2244 -以对比度测量)和颜色坐标。用反射率和颜色坐标描述的颜料的颜色特性决定了其相对于类似颜色颜料的用途和商业价值。值增加，通常，增加不透明度和/或更干净，更明亮的颜色。

传播速度
表4、5和6显示了大多数搪瓷在完全不透明度下每加仑平方英尺的搪瓷扩散速率的近约值。在可能的情况下，这些值是通过ASTM D 2805 - 80的简化，用反射法测定涂料的隐藏力。

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这种方法在估计薄膜厚度和测定反射率时可能存在误差。然而，它应该提供完全不透明度下扩散率的良好近似值，对于1)Y三刺激值(即反射率)大于15%的搪瓷，以及2)在6湿密耳薄膜厚度下的屈服对比度非常接近98%的搪瓷。未显示不符合这些标准的搪瓷的扩散速率。

不透明度和颜料含量
由于在可比较的颜色浓度下颜料的装载量是相等的，对比度数据提供了一种对不同颜料的不透明度进行排序的方法。此外，通过将湿膜厚度为6密耳(约两层珐琅)的完全覆盖作为理想的不透明度程度的指标，确定了需要额外添加色素的颜色颜料。

光泽
这种类型的涂料的最大光泽通常增加了涂料的美学价值。另外，提供较高光泽的颜料可以通过允许使用扩展颜料来增加PVC来降低配方成本;如果固体的总体积保持不变，成本就会降低，同时又能保持与具有较低光泽度的替代颜料相同的光泽度。所有搪瓷都进行了20º和60º光泽度测试(ASTM D 523)。

那些对光泽有显著影响的颜料可以通过将每一种深色调或石质珐琅的光泽与同一颜料的色彩的光泽进行比较来识别。此外，用不同颜料发展的一些光泽的比较是可能的，当深色调或乳质有相同的颜料负载时，可以进行比较。像粘度一样，光泽度可以是潜在的额外色素负载的有用指标。

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抗溶剂泄漏
由于某些颜料在特定溶剂中的溶解度，可能会引起问题，导致颜色倾向于渗入含有这种溶剂的大衣。由于出血问题可能使一种颜料不能用于多涂层系统，因此使用含有三种不同溶剂组合的白色涂层对出血进行评估。

用6毫升的鸟刃涂抹器将珐琅涂抹在涂漆的图表上，并让其在环境条件下彻底干燥。三件白色大衣，每件都含有2.6磅的TiO2，使用的配方可以简单描述如下:

1)以乙烯-甲苯共聚物为基础，仅以脂肪族碳氢化合物为溶剂的搪瓷。

2)以链阻短油醇酸树脂为基础，仅以芳香烃为溶剂的搪瓷。

3)基于丙烯酸树脂和芳香烃、丙二醇甲基醚乙酸酯和甲基乙基酮的溶剂共混而成的光泽漆。大衣被调成黑色以增加透明度。大衣的详细配方见附录二。

每件大衣都用6毫米的鸟刃在每个彩色珐琅图表的一部分上应用。此外，三种涂层被同样地涂在白色漆纸图表上，以获得每一涂层的真实颜色不受出血或基材颜色的影响。在所有的涂层干燥48小时后，测量颜色坐标，计算同样的涂层涂抹在白色漆图和每个搪瓷图之间的色差(即δ E)。由于不完全覆盖而造成的误差基本上被白色大衣的高不透明度和它们所应用的厚膜所消除。

外观性能
加速风化，通常用于预测涂层承受外部暴露的能力，包括在这项研究中，重点是褪色(ASTM D 4587)。在QUV橱柜中，涂层面板在高温下暴露在持续紫外线辐射(UV-B)下至少1000小时。

图1点击放大

自然风化是评价涂层系统耐久性的最终方法。在美国，紫外线照射数据通常来自南部各州，那里的紫外线辐射更强烈，温度也更高。因此，2003年8月，在格鲁吉亚农村地区，面板暴露在水平向南45度的地方。每个面板都有一层珐琅，在6英寸× 12英寸的铝板上用60号绕线杆涂上。面板风干7天，在暴露前测量每个面板上的三个点的颜色和光泽。每隔适当的时间检查面板，测量颜色和光泽。

图2点击放大

只有少数颜料暴露在灰岩中，在许多情况下，暴露最深的颜色含有三份TiO2和一份色素。所有深色调的颜色，包括那些含有相同重量的色素和TiO2的颜色，实际上应该被认为是评估光牢度的深色调。如果暴露在石质中，很可能许多这些颜色的颜料会表现出明显更强的耐光性。

结果与讨论

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一般来说，较低的反射率等同于较高的深调不透明度，和较高的不透明度在色调表明较高的着色强度。这些共性被两个版本的颜料黄83所测试的性能所证明:一个更亮的标准等级和一个稍微不那么亮的“不透明”等级。后者在深调中表现出优越的不透明度，相对于较亮的等级，但其较低的着色强度使其成为唯一的黄色颜料，显示不透明度相对于深调没有显著增加。

图4点击放大

在表5和图2中，仅有的一种红色或橙色颜料在两种石质涂层中显示了完全的视觉覆盖，并且有足够高的对比度，可以计算覆盖率，这就是颜料橙色34。色调要不透明得多。色素红122在着色中相对较高的覆盖率是一种异常，但表明高着色强度。请注意，这是真实的，尽管相当差的分散程度，所以着色强度的一个更好的质量分散可能会更高。

光泽和光泽保持

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在图4、5和6中，在20º温度下测量的初始光泽度值比60º温度下的数据在不同颜料的性能上有更大的区别，并表明除了色素黄14和色素绿7外，与相应的色调相比，深色调和乳质中较高浓度的色素降低了初始光泽度。

图6点击放大

颜料红122的低光泽度可能与分散性差有关。

风化后的光泽保持数据，图7、9和11中的质粒/深色调，以及图8、10和12中的色调，表明黄色和红色色调通常优于质粒/深色调，而蓝色、绿色和紫罗兰则相反，除了色素绿7在深色调或色调上表现大致相同。

图7点击放大

用于暴露颜料Red 170的面板用于其他目的，并在20个月后拆除，那时这种颜料在红色和橙色中表现最好。

颜料红122也表现良好的石质和色调。

图8点击放大

最初的颜色
在解释图13、14和15中的颜色坐标时，L*值越低表示颜色越浑浊;A *值越高表示颜色越红或红色越深;b*值越高，表示颜色越黄或黄色越浓。

在蓝色，绿色和紫色的情况下，同样的原理也适用，但a*和b*坐标中的一个或两个都是负的。

图9点击放大

数据显示，色素黄14的亮度和强度异常，色素红122的蓝色阴影，色素红170与色素红3的颜色相似，色素橙5与色素橙34的颜色相似。

流血的阻力
图16、17和18中的出血数据显示了明显的差异，有些颜色的出血比预期的要多。

图10点击放大

这个结果警告人们不要在配色中使用这类颜料进行色调调整。颜料黄3、65和74，颜料红3和颜料橙5是出血点。

黄色83(两种等级)，97，特别是151都非常抗出血。如预期的那样，从脂肪族溶剂到芳香溶剂再到漆溶剂，出血增加。

图11点击放大

电影失败
在30个月的试验结束前，含颜料橙5和颜料红3的暴露膜发生开裂和剥落。

这一失败是颜料未能保护粘合剂免受紫外线降解的证据。

它提供了关于这些颜料可能被期望成功执行的应用类型的警告。

图12点击放大

不同的粘合剂可能产生不同的结果。含有相应色彩的胶片没有失败。

类似地，图20、22和24显示了相应色调的褪色。

这一计算值与目测结果吻合良好，而原始颜色和风化颜色之间的数值色差(Delta E)则不一致。

图13点击放大

为了得到褪色百分比，对每种初始颜色和每种暴露颜色计算δ E与“纯白”的比值，其中“纯白”的L*值为100.00,a*和b*值为0。

必须理解的是，由于所显示的数量是向纯白色的褪色程度，数据值随着更严重的褪色而增加，因此值高表示色保力差。当颜色因暴露而变暗时，它们的强度会增加，产生负百分比的褪色。

图14点击放大

这种评估抗褪色能力的方法被认为比以前使用的蓝羊毛量表有显著的改进。现在将进一步考虑，并提出一种可能更直观的报告百分比褪色数据的替代方法。但是，首先必须审查与蓝羊毛表的相关性问题，因此必须审查与以前发表的数据的相关性问题。

表7点击放大

来自文献7,9的褪色数据基于蓝色羊毛分级，使用与本研究中暴露的相同浓度的相同颜料，在图25中绘制了颜色的褪色百分比。数据如表7所示。

图15点击放大

所有数据都是暴露在南纬45度的24个月风化。图25显示了一般的线性负相关。统计上，斯皮尔曼等级相关系数为-0.78。当两组数据的度量单位不能转换为一致时，这个统计数据是有用的，这就是这里的情况。预计任何相关性都是负的，因为蓝色羊毛尺度衡量的是抗褪色，相对于另一个轴上的褪色百分比。这种相对较高的相关性大致与图25中的视觉印象一致。

图16点击放大

两种方法之间的一些分歧来源是可以预见的。风化数据来自不同时间和地点的曝光。此外，蓝色羊毛尺度方法是非常主观的，当它涉及到与视觉标准的颜色相差很大的褪色颜色时，值的分配是困难的。这和其他分歧的来源实际上是在争论百分比褪色方法的优越性。另一种是蓝色羊毛刻度的上限是风化前的原色，不能适应风化过程中颜色的变暗，如酞菁蓝和绿色。

图17点击放大

然而，百分比褪色方法确实测量了变暗的程度，产生了负值，因此这些值必须与蓝色羊毛刻度上的最大值8.0进行对比，这相当于褪色百分比为零。因此创建了一个干扰相关性的工件。此外，通过对两种方法测定两种红色颜料褪色程度的比较，说明了蓝羊毛量表的局限性。众所周知，色素红170在色调上明显优于色素红3，但用蓝色羊毛量表衡量，这种差异非常小，而用褪色百分比衡量，它更接近于经验。

图18点击放大

在图26中，说明了前面提到的显示百分比褪色数据的替代方法。每个百分比褪色值从100中减去，得到抗褪色的百分比度量，而不是直接度量褪色程度。数据如表7所示。当数据以这种方式表示时，与蓝色羊毛等级的相关性在数字上是相同的，但是正的，在曝光过程中颜色变暗导致抗褪色百分比值超过100，而不是负的值。这样表达，数据可能更容易与视觉印象联系起来。

在任何情况下，需要更多的数据来充分评估百分比褪色方法与以前使用的褪色评估方法之间的相关性。我们希望其他调查人员将提供必要的数据，也许建立百分率褪色作为这种测量的改进方法。

试验结果汇总表

图19点击放大

表9总结了我们的颜料测试结果，也显示了来自文献的颜料比重和吸油数据。6、7、8在几列文章中，评价系统被用来表示单个颜料相对于其他所测试颜料的性能，或者用来估计各种颜料的特定种类的有用程度。下面将解释这些评级系统。

不透明度的等级是基于对比度和深色调和色调的扩散率。一个简单的排名系统采用了一个尺度，在每个颜色组中表现最好的被评为“8”，最差的被评为“0”。

图20点击放大

抗出血的等级是基于深色调和色调的涂层的Delta E值，使用了所有三种包含不同溶剂体系的面漆的数据。最差的(色素黄3)显示出了用脂肪族溶剂体系进行涂层的潜力，因此被评为“5”，而“10”对应的是一种理论上具有完美抗渗漏性能的颜料。其他颜料是相对于这个刻度来评定的。一般来说，颜料在漆溶剂中渗漏最严重，其次是芳香族溶剂，脂肪族溶剂中渗漏最少。因此，一种具有中等渗漏等级的颜料可能会被排除在漆涂层之外，但可能适合(经过测试)用于另一种溶剂体系的涂层。

额外的颜料负载的可能性是基于“1”(低)到“5”(高)的刻度，由颜料分散程度、初始和归一化粘度和光泽得出。

图21点击放大

光泽保持的评级是基于深调和乳清光泽保持的百分比。色素红3是最糟糕的，但已知适用于许多应用。因此，它被赋值为“5”，100%光泽留存率的完美得分被赋值为“10”。其他颜料是按这个刻度来评定的。评分是基于9个月、12个月和24个月后的平均光泽测量。

颜色保持的评级是基于德尔塔E和褪色百分比。最差的(色素黄14)被认为在外部涂料中几乎没有什么用处，因此被评为“0”，而理论满分(没有颜色变化)被评为“10”。因此，制定了0-10的标准。评分是基于9个月、12个月和24个月后测量的平均值。

图22点击放大

结论

这项工作的主要重点是演示并在某种程度上发展适合典型涂料实验室的方法，用于评价有机颜料和优化使用有机颜料的涂料配方。如所示，可以设计测试公式和选择测试方法，以最大限度地获得与所付出的努力成比例的信息。为了便于比较，这些配方可以采用均匀的颜料负载和相似的比例的颜料粘合剂的颜色颜料范围广泛。这样，就不难比较和优化个别颜色颜料对粘度和光泽度的影响。

图23点击放大

有人提出了一种快速、简单和有效的颜料分散方法，但它允许重复批次的分散能量输入，并允许非常相似的输入，当不同的颜料分散在其他方面相似的配方。对于较难分散的颜料，它提供了一个有关额外努力的粗略衡量。

通过计算“褪色百分比”来测量颜色保持的方法提供了一种可量化的确定，与“Delta *E”值的比较相比，它与视觉观察的相关性要好得多，而且比其他常用方法更不主观。

图24点击放大

通过在QUV橱柜中暴露于UV-B辐射，对光牢度和光泽保持的加速测试发现，与自然风化的相关性非常差。当使用这种设备评估颜料的外观耐久性时，建议相当谨慎。

有关颜料性能的结论与许多早期研究者的结论一致。这里将对它们进行总结，因为这样做提供了一个包括各种有机颜色的简明回顾。

有机颜料具有非常广泛的颜色和其他特性。在黄色、红色和橙色中，很少有一种颜料类型能够提供所有涂料所需的必要性能。对于蓝色、绿色和紫罗兰色来说，这一点在一定程度上是正确的。

图25点击放大

特别是有机黄色，但也有红色和橙色，通常不透明度低。这些颜料与TiO2的混合比更暗或更强烈的颜色提供更好的覆盖。蓝色、绿色和紫罗兰色则相反。

有机色素的高负载对粘度和光泽的影响，可能限制颜料的浓度，可以有效地添加到配方中。

当含有有机颜料的涂料涂得过多时，某些有机颜料会严重渗漏，甚至严重渗漏。较深的颜色出血最多，但在这项研究中，即使是柔和的色调也比预期的出血更多。

表8点击放大

一些有机颜料，当与其他颜料的高比例使用时，在保护漆膜免受阳光光化学破坏作用方面做得很差。验证这种配方的持久性是必要的。可能需要替代颜料或更耐用的树脂系统。

除了膜的耐用性，有机颜料的选择深刻地影响着外观的颜色保持和光泽保持。一般来说，较暗或较深的颜色比色调能提供更好的保色性，反之则为保光性和薄膜耐久性，但在这两种情况下都有例外。酞菁蓝、绿和咔唑紫颜料在各方面都表现出色。

表9点击放大

总结

颜料评价方法已经被描述为应该对那些用有机颜料颜色配制涂料有用，我们已经通过开发和报告17种广泛使用的颜料的性能数据说明了这些方法的使用。有人建议，在考虑替代有机颜料的颜色时，试验方案将有助于颜料的选择和配方。建议的测试方法不仅可以促进色牢度、保光性和抗漏性的优化，而且还可以帮助在不牺牲流变性或光泽的情况下最大化不透明度。

有经验的配方师都知道，在每一种颜色组中都没有“最好的颜料”。测试的任何一种颜料都可能成为满足特定性能要求的首选。该配方的目标是利用现有的最佳颜料，以最有效的方式达到材料和生产过程的最佳组合，我们希望能为这一目标提供帮助。

致谢

学院教育委员会在此感谢以下人士对这项工作所作出的贡献:

EC颜料公司提供颜料样品，支付大部分费用并允许该作品发表;EC颜料公司的John Combs，感谢他的建议和指导;

John Rawe，田纳西技术涂料公司，Jules Senentz, Jr.， Sheboygan涂料公司，John Anspach, Induron保护涂料公司，Charles Carneal，安全涂料公司，Steven Halliday，海洋工业涂料公司，帮助选择用于评估的颜料;

米莉·鲍威尔，科莱恩公司，提供颜料样品;

Reichhold Chemicals, Inc.和Hexion Specialty Chemicals提供树脂样品;而且
J.M. Huber公司的QUV橱柜。

附录一:批量制备、试验和计算方法

颜料分散法
如表2所示，将等体积的磨浆和玻璃微珠倒入500毫升不锈钢烧杯中，在实验室高速分散器上搅拌15分钟，使用2英寸的3叶叶轮，将颜料分散。

液体涂料的研磨细度(或分散细度)，ASTM D 1210
涂料由刮板在校准的路径上涂抹，深度从0到4密耳(100微米)逐渐变细。在这条路径的某个点上，根据它们的大小，油漆中的颗粒和/或结块被路径的倾斜地板推到液体表面，并变得可见。研磨是在0到8的Hegman刻度上读取的，它与路径平行，其中0表示可测量的最粗分散，8表示没有可见粒子。

液体涂料的密度，ASTM D 1475
校准重量每加仑杯允许称重的精确体积的油漆克，与直接转换为磅每加仑。测量前将涂料加热至25ºC。盖子防止蒸发损失。

使用Stormer粘度计测定液体涂料的粘度，ASTM d562
这是测量建筑和轻工业涂料的粘度(一致性)最常用的方法。当油漆温度为25℃时，使用可调节的重量来驱动浸没在油漆中的偏移桨，转速为200转/分钟。粘度的克雷布斯单位(KU)是根据所需重量经验确定的。频闪定时器可用于方便控制桨的转速。

醇酸粘度变化的数据调整
在制备了第一批18个试验搪瓷后，醇酸的供应已经耗尽，需要更换。替换后的醇酸树脂在化学性质上与原醇酸树脂极为相似，但粘度略低。在第29号珐琅之后，另一种树脂更换是必要的，因此后续珐琅的磨浆使用第三种非常类似的醇酸树脂制备。然后获得原始树脂的额外供应，并用于后续搪瓷的稀释。最后的混合物的粘度也比原来的低。

为了对用不同树脂制成的搪瓷之间的粘度进行有意义的比较，对含有第一种替代树脂的搪瓷的粘度计算了归一化因子，同样地，对含有最后一种树脂组合的搪瓷也分别计算了归一化因子。在每种情况下，适当的因子乘以平衡粘度，从而计算出表3中的归一化粘度。计算方法说明如下。

为了尽量减少由颜料而不是醇酸树脂引起的粘度差异的干扰，用于计算正火因子的数据仅限于来自搪瓷颜料的数据，这些颜料主要是TiO2，因此都非常相似。计算了初始粘度的算术平均值，并分别计算了平衡粘度，由含有原始醇酸树脂的九种搪瓷着色所显示。对包含第一种替代树脂的5种着色和包含最后一种树脂组合的7种着色计算相同的两种平均值。计算了这些粘度均值的四个比值。第一个是前九种搪瓷颜料的平均初始粘度与含有第一种替代树脂的五种搪瓷颜料的平均初始粘度之比;第二个是前9种珐琅颜料的平均初始粘度与最后的树脂组合制成的7种颜料的平均初始粘度之比，同样地，平衡后的珐琅颜料也计算出相同的两个比例。将一个归一化因子应用于用第一种替代树脂制成的所有搪瓷的粘度，然后计算为适当的初始粘度比和平衡粘度比的平均值，结果发现为1.15。同样，含有最终树脂组合的所有搪瓷的正火因子被发现为1.21。

光泽度，镜面，20º和60º，ASTM D 523
镜面光泽度是指镜面方向上的反射光量，也就是说，入射角和反射角相等。20º和60º(从垂直角度)的角度分别代表了高光表面和半光表面对光泽(光泽)的视觉感知。为了测量光泽度，将测试涂料以测试结果表中规定的湿厚度用涂涂棒涂在测试面板上，并干燥。然后，用一个符合要求的几何形状的仪表测量光泽度，包括一束光线以要求的角度照射在油漆表面上，并以相对相等的角度反射到一个光敏装置上，这个感受器在0到100的刻度范围内驱动指针。仪表在使用前立即按已知光泽的玻璃标准进行校准。

干漆膜的反射率，ASTM E 308
在日光条件下，人眼所感知到的从表面反射的光的测量，代表了表面的亮度，等于表面接收的光减去吸收的光。为了测量反射率，涂料被涂在密封表面的厚度达到完全不透明度，以使额外的涂料不会改变反射率。在具有类似反射率的标准表面上校准分光光度计，在垂直方向上从干漆表面反射的光，当以45º角照射时，测量Y三刺激波长，表示人眼的平均灵敏度。反射率表示为理论完美反射镜反射率的百分比。

干漆膜的不透明度(或隐藏力)，根据对比比例，ASTM D 2805
所使用的程序是基于ASTM方法，并在整个工作中紧密遵守，以便比较所有油漆的相对不透明度。在有黑色和白色区域的密封纸图表上涂上涂料，使用涂抹棒涂抹测试结果表中规定的厚度的湿膜。然后在白色和黑色背景的干胶片上测量反射率(见下面的反射率)。黑反射率与白反射率之比(对比度)小于1.000，是衡量不透明度的指标，然后计算，转换为百分比并进行比较。小数点第1位的差异可能在视觉上很明显。

色差，ASTM D 2244
参考物和试样之间的色差是通过使用分光光度计或色差计来确定的，这提供了CIELAB色差刻度的直接读数。这个刻度描述了一个近似一致的颜色空间，其中L*表示明暗(较大的值更亮)，a*表示红绿(较大的正值更红)，b*表示黄蓝(较大的正值更黄)。测量干漆膜的厚度，以达到完全不透明度的纸质图表。

抗溶剂泄漏
用6mil Bird blade涂抹器将珐琅涂抹在涂漆的图表上，并在环境条件下让其完全干燥。准备了三件白色大衣，用黑色调来增加不透明度，并使用附录ii中的公式。这些大衣的特性和性能也见附录二。

每件大衣都用6毫升鸟刃涂抹在每个彩色珐琅图表的一部分上。此外，三种涂层被同样地涂在白色漆纸图表上，以获得每一涂层的真实颜色不受出血或基材颜色的影响。在所有的涂层干燥48小时后，测量颜色坐标，计算同样的涂层涂抹在白色漆图和每个搪瓷图之间的色差(即δ E)。因此，计算出的每一种色差都代表颜料流失引起的任何变色加上大衣没有完全覆盖的任何变色。然而，由于没有完全覆盖而造成的误差，基本上被白色大衣的高不透明度和所使用的厚膜所消除。

加速风化，ASTM D 4587
QUV橱柜是Q-panel公司的产品，通过将涂层暴露在各种紫外线光和水分凝结的循环中，模拟自然风化。3mil湿膜应用于复制铝板，干燥7天，暴露在机柜内的随机位置。紫外线照射是由产生UV-B辐射的荧光灯管提供的。温度保持在60℃。为了评估当前搪瓷系列的耐褪色性，面板暴露在紫外线下，没有水分凝结，共1030小时。最初分别在770小时和1030小时后测量每个面板顶部和底部的颜色坐标。因此，每组报告的颜色坐标是四个读数的平均值。然后计算颜色变化(Delta E)。

风化、自然
目前的搪瓷系列，面板暴露于2003年8月，在格鲁吉亚农村面向南45度角。每个面板都是一层普通的珐琅，用60号绕线棒涂在一块6英寸乘12英寸的铝板上。面板风干7天，并在暴露前测量，在每个面板上的三个点，如前所述的颜色和光泽。每隔三个月对面板进行一次检查，包括测量颜色和光泽。