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GB/T 21867.1-2008 颜料和体质颜料分散性的评定方法 第1部分:由着色颜料的着色力变化进行评定 | 梦能涂料每日解读标准

前言:颜料分散性的“着色力标尺”

在涂料、油墨、塑料等行业中,颜料在漆基体系中的分散程度是决定最终产品性能和成本的至关重要的因素。分散不良的颜料不仅会导致着色力不足、色差和光泽度下降,还会严重影响涂层的遮盖力、耐候性和机械性能。因此,如何科学、定量地评价颜料在分散过程中的难易程度,是配方工程师和质量控制人员必须掌握的核心技术。

GB/T 21867.1-2008《颜料和体质颜料分散性的评定方法 第1部分:由着色颜料的着色力变化进行评定》 正是为解决这一行业痛点而制定的国家标准。它由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会于2008年5月14日发布,2008年10月1日正式实施。该标准等同采用国际标准ISO 8781-1:1990,系统规定了通过对比试验颜料与商定参照颜料在不同分散阶段的着色力变化(以K/S值计算增加值IS并绘制递增曲线)来评定颜料分散性的方法。本标准是颜料分散性评定领域最权威、引用最广泛的基础方法标准。

梦能涂料解读: 这份标准于2008年10月1日实施,是颜料分散性评定的“着色力标尺”。对于涂料配方工程师、颜料研发人员和质检工作者而言,本标准的深度解读核心价值在于:它建立了一套通过追踪着色力随分散过程的变化规律来间接表征分散难易程度的科学的、量化的评价体系。理解并掌握本标准,是精准评定颜料分散性、优化研磨工艺的“必修课”。

一、 标准基本信息

项目 内容
标准全称 颜料和体质颜料分散性的评定方法 第1部分:由着色颜料的着色力变化进行评定
英文名称 Pigments and extenders—Methods of assessment of dispersion characteristics—Part 1: Assessment from the change in tinting strength of coloured pigments
标准编号 GB/T 21867.1-2008
ICS 87.060.10 G 53
发布机构 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会
发布日期 2008-05-14
施行日期 2008-10-01
标准类型 推荐性国家标准(GB/T)
采标情况 等同采用 ISO 8781-1:1990(IDT)
归口单位 全国涂料和颜料标准化技术委员会
起草单位 中化建常州涂料化工研究院、昆山市世名科技开发有限公司
主要起草人 沈苏江、黄逸东、石一磊、吴志平
适用范围 根据着色力来评定着色颜料的分散性。本方法一般适用于同类颜料的比较,例如试验颜料与商定的参照颜料进行比较。应与GB/T 21868.1-2008一起阅读。

二、 范围(第1章)——标准的“应用边界”

规范的第1章(范围)是标准的纲领性章节,明确了本标准的适用对象和核心定位。

1: 本部分规定了根据着色力来评定着色颜料的分散性的评定方法。本部分应与GB/T 21868.1-2008一起阅读。本方法一般适用于同类颜料的比较,例如试验颜料与商定的参照颜料进行比较。

梦能涂料解读: 范围章节明确指出了本标准的三个关键信息:一是适用对象——着色颜料(含体质颜料);二是方法性质——是一种“比较法”,而非绝对值的测定;三是配套标准——必须与GB/T 21868.1-2008(分散方法总则)配合使用。这意味着我们不能孤立地使用本标准,分散方法的选择本身就影响着最终的评定结果。

三、 规范性引用文件(第2章)——标准的“技术支撑体系”

规范的第2章(规范性引用文件)列出了本标准所依赖的其他关键技术文件。

编号 引用标准 在标准中的作用
1 GB/T 21868.1-2008 分散方法总则,是进行本评定的前提
2 GB/T 13451.2-1992 规定了K/S值的测定方法(光度计法)
3 GB/T 6151-1997 参考颜色深度(冲淡浆的颜色深度定义)
4 GB/T 21868.2~6-2008 具体的分散方法(振荡磨、高速搅拌、砂磨、平磨、三辊磨)

梦能涂料解读: 第2章是“技术支撑体系”。本章揭示了一个重要的方法论要点:本标准的实施并不孤立,它需要一套完整的分散方法标准(GB/T 21868系列)和一个着色力测定标准(GB/T 13451.2)作为前置条件。其中,GB/T 13451.2规定了如何从测得的反射因数计算K/S值,而GB/T 21868系列则规定了如何将颜料分散在漆基体系中。

四、 定义(第3章)——标准的“概念基石”

规范的第3章(定义)精确界定了本标准涉及的三个核心术语。

编号 术语 定义 工程释义
3.1 着色颜料浆 着色颜料在漆基体系中的分散体 颜料与研磨介质的混合物
3.2 白色颜料浆 白色颜料在漆基体系中的分散体 用于冲淡的基料
3.3 冲淡浆 由着色颜料浆(3.1)和白色颜料浆(3.2)混合而制得的色浆 用于光度测量的最终样品

梦能涂料解读: 第3章是“概念基石”。本章的核心价值在于明确了三个关键概念:着色颜料浆(分散体)、白色颜料浆(冲淡用基料)和冲淡浆(测量用样品)。这种层次化的定义将“分散性评定”这一复杂过程分解为三个可独立控制的环节,为后续的操作步骤和计算建立了清晰的语言基础。

五、 原理(第4章)——标准的“科学基础”

规范的第4章(原理)是标准的科学原理部分,简洁但系统地阐述了评定颜料分散性的核心逻辑。

4: 在规定的条件下将试验颜料和商定的参照颜料分别分阶段地分散于商定的漆基体系中。在每个分散阶段,取出一部分研磨料并且分别与白色颜料浆混合,形成冲淡浆。按GB/T 13451.2-1992规定的方法测得每个冲淡浆的着色力(K/S值),计算两个分散体之间着色力增加的百分数来评定颜料的分散难易程度。另一方面还可绘制得到着色力的递增曲线图。

梦能涂料解读: 第4章是“科学基础”。本章揭示了本标准的核心方法论逻辑:

① 分阶段分散: 在每个分散阶段取样——这是追踪分散过程的起点;

② 形成冲淡浆: 将取出的着色颜料浆与白色颜料浆混合——这是从深色样品到浅色样品的转化,以便于精确测量;

③ 测量K/S值: 按GB/T 13451.2进行光度测量——这是从外观到数字的转化;

④ 计算IS值: 计算着色力增加的百分数——这是从绝对数值到相对变化的转化;

⑤ 绘制曲线图: 绘制着色力递增曲线——这是从单点到过程的转化。

六、 需要补充的资料(第5章和附录A)——标准的“灵活性与定制化”

规范的第5章(需要补充的资料)和附录A(规范性附录)是标准对试验参数商定要求的明确规范。

5: 本部分所规定的试验方法需要用补充资料来加以完善。补充资料的内容在附录A中列出。

附录A: 以下内容最好由有关双方商定,可以全部或部分地取自与受试产品有关的国际标准、国家标准或其他文件。a) 分散的方法(GB/T 21868/ISO 8780);b) 白色颜料的型号(6.1)和白色颜料浆的组成(6.2);c) 冲淡比(8.1);d) 漆膜涂布的方法(8.2);e) 结果(用数字或用曲线图)的表示方法;f) 参照颜料。

梦能涂料解读: 第5章和附录A共同构成了标准的“灵活性与定制化框架”。本标准设置了6个必须由有关双方商定的参数,涵盖了分散方法、材料选择、操作条件和结果表示等全部关键环节。这意味着:分散性的评定结果不只依赖于颜料本身的特性,还依赖于所选用的漆基体系、分散方法和评定参数。因此,一份完整的试验报告必须在附录A条款中说明所有商定的补充资料。

七、 材料(第6章)——标准的“耗材规格”

规范的第6章(材料)规定了白色颜料和白色颜料浆的规格要求。

6.1 白色颜料: 所用白色颜料的类型应由有关双方商定,并且应与制备着色颜料浆所用的漆基体系相适应。除非另有商定,应使用符合GB/T 1706-2006要求的R2型二氧化钛颜料。

6.2 白色颜料浆: 将白色颜料分散在分散试验颜料所商定的漆基体系中,制成白色颜料浆。颜料浓度应商定。对于低黏度的浆,浆中含20%(质量分数)的二氧化钛颜料是适宜的。对于高黏度的浆,浆中含40%(质量分数)的二氧化钛颜料是适宜的。

梦能涂料解读: 第6章是“耗材规格”。本章的核心规定是:

① 白色颜料类型: 默认使用R2型二氧化钛(金红石型)——选择R2型是因为其具有高散射力和化学稳定性;

② 白色颜料浆浓度: 根据漆基体系的黏度,给出了20%(低黏度)和40%(高黏度)两种建议浓度——这是经过优化后能保证冲淡浆颜色深度在合适范围内的推荐值。

八、 仪器(第7章)——标准的“硬件保障”

规范的第7章(仪器)是标准的硬件核心部分,详细规定了所需仪器的规格要求。

编号 仪器名称 关键规格 工程作用
7.1 天平 精确至0.1 mg 高精度称量颜料和浆料
7.2 漆膜涂布器 用于制备合适厚度的冲淡浆漆膜 确保漆膜均匀以进行光度测量
7.3 底材 涂漆卡片或玻璃板 承载冲淡浆漆膜
7.4 黑白卡片(纸) 用于检查冲淡浆的合适厚度 目视确定完全遮盖所需的最小厚度
7.5 自动平磨机/玻璃或塑料烧杯 用于高黏度/低黏度冲淡浆的制备 混合着色浆和白色浆
7.6 光谱光度计/光度计/色度计 能测定三刺激值或反射因数 定量测量颜色数据
7.7 纸卡模板 厚度0.5 mm~0.8 mm,带与测试孔匹配的圆形孔 用于湿膜的测定

梦能涂料解读: 第7章是“硬件保障清单”。本章的核心设计思想是:

① 天平的精度(7.1): 0.1 mg的精度要求——因为K/S值的计算对称量误差非常敏感;

② 黑白卡片的设计(7.4): 用于检查冲淡浆的遮盖力——保证漆膜厚度足以完全遮盖底材,避免底材颜色干扰。

九、 操作步骤(第8章)——标准的“核心操作流程”

规范的第8章(操作步骤)是标准中操作性最强的部分,系统规定了从冲淡浆制备到冲淡浆评定的完整流程。

8.1 冲淡浆的制备

8.1.1: 从GB/T 21868系列方法中选择一个合适的分散方法来制备颜料分散体。取出选定的各分散阶段的着色颜料浆。

8.1.2: 称取适量的着色颜料浆和白色颜料浆混合得到适当颜色深度的冲淡浆。可参考的颜色深度为纺织品在1/3和1/25之间的颜色深度。

8.1.3: 混合操作有两种方法:

a) 低黏度浆: 放入烧杯中,用玻璃棒或调刀搅拌混合,避免剪切过大;

b) 高黏度浆: 使用自动平磨机混合,上层板不加载荷,研磨4遍,每遍25转。

8.2 冲淡浆的评定

8.2: 将冲淡浆涂布在黑白卡纸上,目视测出完全遮盖所需的最小厚度。用漆膜涂布器以至少该厚度涂布湿膜。注意100 μm以上的厚度会出现发花和浮色现象。当膜开始变黏时,进行擦拭试验,目视比较擦过与未擦过表面的颜色深度差别。

梦能涂料解读: 第8章是“核心操作规范”。操作流程中有五个关键质量控制点:

① 分散方法的选择(8.1.1): 必须从GB/T 21868系列方法中选择——不同的分散方法会导致不同的分散效果,因此必须指定并商定;

② 颜色深度的选择(8.1.2): 建议参考1/3至1/25标准深度之间的颜色深度(反射率15%~50%之间)——这是一个经过优化的测量范围,既不过深也不过浅,能保证测量灵敏度;

③ 高黏度浆的混合(8.1.3b): 使用自动平磨机混合时“上层板不能加载荷”——这是关键限定条件,避免对已经分散的颜料产生额外的剪切作用,从而改变其分散状态;

④ 湿膜厚度的控制(8.2): 厚度大于100 μm时会出现发花和浮色现象——这是涂膜制备中的一个重要容忍极限;

⑤ 擦拭试验(8.2): 用手指轻轻擦拭膜的一部分并比较颜色深度差别——这是一个简便的现场检测方法,用于测定是否出现了颜料分离现象。

十、 光度计测量(第9章)——标准的“数据采集规范”

规范的第9章(光度计测量)是标准对颜色数据采集的技术规范。

9: 按GB/T 13451.2-1992中8.1.4规定的操作步骤测量膜的未擦拭表面的反射因数或反射系数。如果使用光谱光度计,在400 nm至700 nm之间改变波长进行测定,直至得到最小ρ∞或R∞,并在此波长下进行测量。在一组比较试验中,应使用相同的波长或滤色片。记录测得的ρ∞值和R∞值,从测得的数值在GB/T 13451.2-1992的附录A中读取相应的K/S值。

梦能涂料解读: 第9章是“数据采集规范”。本章有两个关键要点:

① 测量未擦拭表面: 擦拭试验可能会破坏涂层表面状态,因此光度测量应在未擦拭的表面上进行;

② 最小反射率波长: 通过波长扫描找到最小反射率对应的波长,在该波长下测量以获得最高的灵敏度。在一组比较中必须使用相同的波长,以确保数据的可比性。

十一、 结果的表示(第10章)——标准的“数据解读”

规范的第10章(结果的表示)是标准中关于如何计算和展示数据结果的核心章节。

10.1 着色力的增加(IS值)

10.1: 选择两个商定的分散阶段1和2,其中阶段2接近最大着色力。用式(1)来计算这两个阶段之间着色力的增加值:

IS = [(K/S)2 / (K/S)1 - 1] × 100

式中:IS——着色力的增加值,以%表示;(K/S)1——阶段1结束时的K/S值;(K/S)2——阶段2结束时的K/S值。当比较不同颜料着色力的增加值时,应使用相同的阶段1和阶段2。

10.2 着色力递增曲线图

10.2: 绘制K/S值对ti(分散阶段标识,可用时间、转数或遍数表示)的曲线图。斜率小表示为容易分散,斜率大(即着色力增加很大)表示为难分散。

梦能涂料解读: 第10章是“数据解读”。本章建立了两个层面的数据解读方法:

① IS值(单点比较): 通过计算两个特定阶段间的着色力增加百分数,得到一个单一的量化指标。IS值越大,说明从阶段1到阶段2的分散过程中着色力的释放越多,分散越难;

② 递增曲线图(全过程分析): 通过绘制整个分散过程的K/S值变化曲线,可以获得更丰富的工艺信息,例如研磨过度、絮凝或重结晶现象都会在曲线上表现出特征形态。

十二、 结果的含义(第11章)——标准的“差异性判断准则”

规范的第11章(结果的含义)是标准中关于如何判断试验颜料与参照颜料之间分散性差异是否显著的核心章节。

11:

如果试样与商定参照颜料的着色力增加值IS的范围在0和20之间,其差值大于7,则认为两者之间的分散性差异是显著的。

如果试样与商定参照颜料的着色力增加值IS的范围在20和50之间,其差值大于9,则认为两者之间的分散性差异是显著的。

如果试样与商定参照颜料的着色力增加值IS的范围在50和100之间,其差值大于12,则认为两者之间的分散性差异是显著的。

梦能涂料解读: 第11章是“差异性判断准则”。本章建立了基于IS值范围的分级判断体系:

① 分级阈值: 标准根据IS值的不同范围设置了不同的显著性判断阈值(7、9、12);

② 递增趋势: 随着IS值的增大(即分散难度增加),判断显著性的阈值也在增大——这是因为在高IS值范围内,数据本身有更大的变异性;

③ 实用价值: 这一章为质量控制提供了一个明确的判定依据:例如,如果参照颜料的IS值为10,试验颜料的IS值为18,则差值为8,大于7,说明两者之间的分散性差异是显著的。

十三、 标准在行业中的应用——颜料分散性评定的“着色力标尺”

GB/T 21867.1-2008是颜料分散性评定领域引用频率最高的基础方法标准,在您提供的知识库中随处可见其身影:

● 在HG/T 5576-2019《C.I.颜料黄154》中的引用:

在您知识库的HG/T 5576-2019 第6.14条“分散性”中明确规定:“按 GB/T 21867.1—2008 规定的方法进行评定。分散方法可由双方根据 GB/T 21868.1—2008 协商确定。”——这表明本标准是C.I.颜料黄154产品标准中分散性评定的法定方法依据。

● 在HG/T 5575-2019《C.I.颜料黄139》中的引用:

在您知识库的HG/T 5575-2019 第6.14条“分散性”中明确规定应用于涂料及油墨领域的产品可参考采用GB/T 21867.1—2008规定的方法进行评定。

● 在HG/T 5775-2020、HG/T 5574-2019、HG/T 5774-2020中的引用:

这些产品标准的第6.14条“分散性”条款均引用或推荐GB/T 21867.1-2008作为分散性评定的方法依据。

梦能涂料解读: GB/T 21867.1-2008的引用范围之广,充分体现了其在颜料分散性评定领域的“着色力标尺”地位。从C.I.颜料黄154到C.I.颜料黄139,从C.I.颜料红149到各类无机颜料,凡是颜料产品标准中对分散性有要求的标准,都将本标准作为分散性试验方法的法定依据。本标准建立的“分阶段分散-冲淡-光度测量-IS值计算-差异性判断”方法框架,已成为中国颜料行业最权威的分散性定量评价标准。

十四、 总结与梦能金句

GB/T 21867.1-2008告诉我们:颜料分散性的评定,不是一句简单的“好分散”或“难分散”,而是一个从“商定补充资料(分散方法/白色颜料/冲淡比/涂布方法/结果表示/参照颜料)→选择分散方法(GB/T 21868系列)→制备着色颜料浆→分阶段取样→称取着色浆+白色浆混合制备冲淡浆→涂布(先测遮盖力后涂布湿膜,注意100 μm以上的发花浮色)→擦拭试验→光度计测量(找到最小反射率波长后测量未擦拭表面)→查表得K/S值→计算IS值(IS = [(K/S)2 / (K/S)1 - 1] × 100)→绘制着色力递增曲线→根据IS值范围判断分散性差异是否显著(IS 0~20时差值大于7为显著,IS 20~50时差值大于9为显著,IS 50~100时差值大于12为显著)”的完整、闭环的标准化流程。

它用第4章的“分阶段分散-冲淡-光度测量-IS计算”四步科学流程,将颜料分散的物理过程追踪转化为可以量化的着色力变化数据;它用第10章的IS值计算公式,将着色力在特定分散阶段之间的增加幅度压缩成一个简单的百分比数字,实现了从连续曲线到单点信息的转化;它用第11章的分级判断准则,为试验颜料与参照颜料的分散性差异提供了有数学依据的显著性判定标准——IS在0~20区间差值大于7即为显著,IS在20~50区间差值大于9即为显著,IS在50~100区间差值大于12即为显著。

一个核心定位: 中国颜料和体质颜料分散性评定领域最权威、引用最广泛的基础方法标准(2008版),等同采用ISO 8781-1:1990。

六大补充资料参数: ① 分散方法;② 白色颜料型号和白色颜料浆组成;③ 冲淡比;④ 漆膜涂布方法;⑤ 结果表示方法(数字或曲线图);⑥ 参照颜料。

五大关键操作步骤: ① 分阶段分散取样;② 冲淡浆制备;③ 涂布与遮盖力控制;④ 擦拭试验;⑤ 光度测量与K/S值计算。

一个根本性认知: 颜料分散性的评定结果依赖于所选用的漆基体系、分散方法和评定参数的完整组合。GB/T 21867.1-2008为同类颜料(试验颜料与参照颜料)的分散性差异提供了科学的、标准化的定量评价方法。掌握本标准,就是掌握了颜料分散性评定的“金标准”。

梦能金句: “GB/T 21867.1-2008是颜料分散性评定的‘着色力标尺’——它用第4章‘分阶段分散-冲淡-光度测量-IS计算’的四步科学流程,将颜料颗粒在漆基中从团聚体到初级粒子的分散进程转化为以K/S值为刻度的着色力变化曲线;它用第10章的IS值计算公式,将颜料在两个分散阶段之间着色力的相对增加压缩成简单的百分比数字,当这个数字越大,说明颜料越难分散,因为需要更多的分散功才能释放出着色力;它用第11章的三级显著性判断体系,在IS=0~20时设定7个单位的阈值、IS=20~50时设定9个单位的阈值、IS=50~100时设定12个单位的阈值,为分散性的‘差异是否显著’提供了有层次的量化判定标准。在这套由自动平磨机、漆膜涂布器、黑白卡片和光谱光度计共同编织的‘着色力标尺’下,每一次从振荡磨中取出的分散阶段的样品,都在记录颜料颗粒碎裂和润湿的历史;每一次冲淡浆涂布后目视检查黑白卡纸的遮盖力,都在确保测量底色的纯净;每一次在400~700 nm波长范围内对最小反射率的搜索,都在寻找最能反映着色力变化的波长坐标;每一次IS值的计算及其与7/9/12这三个阈值的比对,都在将分散性的‘好’与‘差’转化为有数据支撑的客观陈述。”