水性透明氧化铁浆料以其环保性、功能性(紫外线防护、耐候)及美学价值被市场所认同。随着全球绿色法规趋严(如欧盟REACH)及高端制造需求增长,新产品Tech-6752的出现,为透明氧化铁浆料的制备提供一种新选择。
一、关于透明氧化铁
01.为什么是透明的?
透明氧化铁(Transparent Iron Oxide)是一类纳米级无机粉体,用于颜料着色方向常见的有α-Fe₂O₃(铁红)和α-Fe₂O₃·H₂O(铁黄),粒径通常在10–100 nm,远小于可见光波长380–760 nm,因此对光无散射作用,呈现高透明度。常见如:透明铁黄P.Y.42、透明铁红P.R.101等。
02.合成工艺与形态
以透明氧化铁红(α-Fe₂O₃)为例子,为实现高透明度,需将粒径控制在纳米级,此时光的绕射效应增强。现有生产工艺中:
*电镜:P.R. 101 Sicotrans Red L 2817针状形态
倾向于生成针状或纺锤形颗粒。针状结构的优势在于高长径比可提升涂层中的有序排列,增强透光性,适用于金属闪光漆等高端场景。
产生球状颗粒,常用于普通透明氧化铁红中,想要达到透明,需更小粒径(<50nm)补偿,技术难度很高,实际生产中,球状透明氧化铁红占比低。
二、浆料为什么难制备?
透明氧化铁(包括铁红、铁黄等)因其纳米级粒径(约100nm)、高透明度和卓越的耐候性,成为高端水性木器漆、汽车金属漆及工业涂料的理想着色材料。然而,其高比表面积和表面能也带来巨大技术痛点:
1.分散稳定性差
纳米粒子因高表面能会自发团聚,形成絮凝。透明氧化铁颜料具有高比表面积(80–100 m²/g),想要对颜料完全且稳定的包裹十分困难。热力学上,团聚是降低表面能的必然趋势,而动力学稳定性需依赖超分散剂强行维持。
透明氧化铁红颜料
2.粘度控制难
颜料含量>20%时,分散体系粘度呈指数级上升。这是因为纳米粒子间距缩小,形成“类凝胶网络结构”,游离分散剂分子缠绕增稠,研磨剪切热又加剧粒子布朗运动,促进团聚。
透明氧化铁红色浆分散性(左正常 右出现胶化)
3.着色力与透明度平衡
以透明氧化铁红颜料浆为例,其透明度依赖透明氧化铁颜料粒径D50<½可见光波长(即约<200 nm),一旦颜料团聚体尺寸>200 nm,光散射会增强,涂层雾度(Haze)上升。
粒径不是越低越好,<50nm粒径的颜料粒子在带来高透明度的同时,也造成低的着色力。这是因为比表面积激增导致表面原子占比过高,反而削弱对可见光的吸收效率。研究发现,透明氧化铁红浆料粒径建议在90–220nm之间,同时满足高透明度和高着色力,但这对超分散剂分子量分布(PDI)有着很高的要求。
可见光波长以上的粒径,透明度与着色力正相关
4.复配银浆难题
在香槟金浆料的制备中,其中片状银粉对全波段可见光反射率>95%,形成强镜面反射,掩盖铁系颜料的吸收-反射光谱。也可能出现静置后银微粒上浮氧化铁颜料下沉,或者分散剂相互竞争吸附的情况,这对干燥过程中分散剂动态平衡提出挑战,复杂程度较高。
三. Tech-6752新选择
Tech-6752 属于含有多个亲颜料基团的高分子型超分散剂,对无机颜料有非常好的降粘效果,以及鲜艳效果。该产品具有高光泽度和低泡性,着色力强,适合在水性体系中分散各种无机颜料。特别适用于水性无树脂透明氧化铁颜料色浆。
1.基础配方
我们选用比表面积(Specific surface)在80-85 m²/g的水性透明氧化铁颜料(针状),分散剂添加量为颜料量的15%(有效份),20-30%高颜料浓缩浆同工艺下测试,基础配方如下:
2.性能对比
我们选用同类型分散剂性能对比,测试条件:选用锆珠研磨介质,震荡机研磨6h,色浆过滤后,配漆水性羟丙光油:色浆=10:1刮板(RDS18#线棒约41.1um湿膜),对比分散氧化铁红/铁黄性能差异。
1)透光性:强光下透射对比减光程度
透光性: Tech-6752 ≈ 国际竞品 > 同类品
2)雾度:强光和自然光线下的散射程度,Tech-6752均佳
3)清晰度:透底程度及文字清晰度
使用DATACOLOR读色器ColorReaderPRO来测定黑卡部分的L*值,一般来说L*值越低,表明涂膜的透明度越好,清晰度越高。
4)显色性:均光板/强光反射的显示效果
同类品出现明显偏色。因同研磨工艺下解絮凝程度不同,而Tech-6752研磨效率较优。
透明氧化铁红(α-Fe₂O₃)的粒径与其颜色表现具有相关性,一般来说粒径越小,颜色越偏向蓝绿相,透明氧化铁黄同理。这一现象源于光学原理与材料特性的相互作用,光散射与吸收的平衡:
3.复配银浆
与水性银浆搅拌均匀后浆料状态,Tech-6752不易起泡,长时间储存不分层,金属感强,光泽度高。
正视–侧光下状态
正视-正光:Tech-6752金属感佳
光泽度:Tech-6752光泽度佳
四、总结
Tech-6752超透氧化铁浆的非凡体验,带来更好的透明度、清晰度和光泽度,以及非凡的金属感。未来泰格助剂将聚焦突破更多纳米氧化物的分散和稳定,为高端环保浆料赋能。