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任何可以使物質顯現設計需要顏色的物質都稱為著色劑，可以是有機或無機，也可以是天然合成的。人類最早使用的著色劑是紅色的赤鐵礦(Fe2O3)和黑色的磁鐵礦(Fe3O4)等礦物質，這些五顏六色的石塊很容易從自然界取得，不需要經過復雜處理。我國古代主要礦物顏料包括赤鐵礦、朱砂、石黃、空青、石青、胡粉、蜃灰、炭黑等；古埃及人早在公元前5 000年就利用植物動物礦物中有色物質來染色；1704年，一位德國的顏料制造商Diesbach在制造紅色染料時，由于他當時已經用光了本該作為原材料的純凈的碳酸鉀，便只能用混了動物油雜質的碳酸鉀作為替代，然而這樣一來，本該得到的紅色卻意外地變成了紫色和藍色，這便是世界上第一種化學合成顏料，開啟了現代著色劑的時代。而涂料中所使用到的著色劑僅僅占世界染料顏料品種的很少部分，并且隨著水性涂料的快速發展，如何尋找和制備更多適合水性體系的著色劑是涂料顏色開發者需要奮斗的方向。
任何可以使物質顯現設計需要顏色的物質都稱為著色劑，可以是有機或無機，也可以是天然合成的。人類最早使用的著色劑是紅色的赤鐵礦(Fe2O3)和黑色的磁鐵礦(Fe3O4)等礦物質，這些五顏六色的石塊很容易從自然界取得，不需要經過復雜處理。我國古代主要礦物顏料包括赤鐵礦、朱砂、石黃、空青、石青、胡粉、蜃灰、炭黑等；古埃及人早在公元前5 000年就利用植物動物礦物中有色物質來染色；1704年，一位德國的顏料制造商Diesbach在制造紅色染料時，由于他當時已經用光了本該作為原材料的純凈的碳酸鉀，便只能用混了動物油雜質的碳酸鉀作為替代，然而這樣一來，本該得到的紅色卻意外地變成了紫色和藍色，這便是世界上第一種化學合成顏料，開啟了現代著色劑的時代。而涂料中所使用到的著色劑僅僅占世界染料顏料品種的很少部分，并且隨著水性涂料的快速發展，如何尋找和制備更多適合水性體系的著色劑是涂料顏色開發者需要奮斗的方向。
1.1 水性色精
1.1.1 色精的介紹及分類
在涂料中，通常將染料的濃縮液體稱為色精，在這類色精中又以金屬絡合染料的應用最為廣泛和成熟。金屬絡合染料是一種以偶氮結構為主，通過母體染料與金屬原子絡合而成的染料。
應用于涂料的金屬絡合染料一般分為三大類。第一類，也是目前用于木器涂料最廣的一類，簡單型溶于有機溶劑的金屬絡合染料，這一類金屬絡合染料有色組分以陰離子存在，所以一般其在極性較低的溶劑中溶解度較小，極性較高的溶劑中溶解度較大，如BASF公司的麗色寶系列就是這一類；第二類，屬于母體染料中含有—SO3H等水溶的基團通過與金屬絡合形成的絡合染料，這一類的金屬絡合染料可以溶于水，不可以溶于有機溶劑；第三類，屬于通過季銨鹽改性的金屬絡合染料，有色組分可以看作是有機酸根，當加入季銨鹽后，Na+、NH4+等無機離子發生取代反應，絡合染料陰離子與季銨鹽陽離子結合后形成解離度較小的化合物，降低其極性，增大在溶劑中的溶解度。
目前涂料用色精采用不同種類染料制備按用途分為三大類。第一類是油性色精，一般多采用DMF、丙酮、丁酮、環己酮等極性有機溶劑作為溶劑，用在溶劑型涂料體系中；第二類是水油兩用色精，一般采用親水性醇醚類溶劑作為溶劑，由于整個體系表現出親水又親油特性，可用于溶劑型涂料和水性涂料中，也是目前水性體系使用最理想的色精類型；第三類是純水性色精，多采用酸性染料或含有—SO3H等水溶基團的金屬絡合染料溶解于水中來制備。
1.1.2 金屬絡合水性色精
金屬絡合染料可通過溶解于環保醇醚類溶劑中來制備水油兩用的金屬絡合水性色精，這類色精也是目前使用最廣泛的一種，由于穩定的金屬絡合染料保證了優異的耐性，在涂裝產品的顏色穩定性方面得到了一定的保障。同時金屬絡合水性色精的親水親油的特性也提高了其通用性和寬泛性，更加便于水性涂料研發和應用工作者開發和使用。
1.2 水性透明色漿
1.2.1 水性透明氧化鐵色漿
水性透明氧化鐵色漿是通過使用分散劑和水來將超細氧化鐵顏料進行分散研磨制備得到色漿，其具備一定的透明，主要是由于超細氧化鐵α-FeOOH是一種粒徑小于100 nm的顏料[2]。由于粒徑小，可見光在傳播的過程中繞過這些微小的顆粒，這種衍射現象使得用該顏料制得的色漿達到透明的效果。
1.2.2 水性透明有機色漿
水性透明有機色漿又稱為超分散水性透明色漿，將有機顏料如顏料黃PY83、顏料黃PY110、顏料紅PR146、顏料紅PR256、炭黑等通過特殊工藝分散研磨到顏料微粒之間距離小于100 nm，此時同樣可使制備得到的色漿達到透明效果。
1.3 水性實色色漿
1.3.1 水性實色色漿簡介
水性實色色漿是通過水和帶有錨定基團的分散劑通過分散研磨而制得的顏料濃縮漿，一般這種無樹脂型的色漿顏料濃度高、著色力強、展色性能佳、相容性好、具有觸變流動性，一般不引起浮色和發花。
1.3.2 水性實色色漿分類
目前水性實色色漿按顏料種類可分為無機色漿和有機色漿，無機色漿主要由鈦白、鐵紅、鐵黃、群青、鐵黑、炭黑等組成，有機色漿主要由有機紅、有機黃、酞菁藍、酞菁綠等組成。按色漿體系可以分為無樹脂色漿和有樹脂色漿，無樹脂體系的色漿具有高濃度、相容性廣的特性，分散劑選擇得好可以有效避免浮色發花。有樹脂體系的色漿色濃度相對較低些，涂料相容性窄些，但研磨得好具有更高的光澤。
2 水性木器涂料著色劑的性能表征及其應用
2.1 水性木器涂料涂裝中著色劑的應用
2.1.1 水性色精在木器涂裝中的應用
水性色精在美式涂裝中的應用主要在兩個方面：一個是調整基材的顏色，一個是面修色。其中基材顏色的調整是通過將水性色精用酒精開稀或配制的快干底修色主劑來使用，通過色精染料均勻滲透到基材表層來實現對木材基層顏色的調整。面修色是通過將水性色精加到含有少量樹脂的酒精修色主劑中來對做完底漆的工件顏色調整；或者通過將水性色精加到調制的滲色主劑中刷涂在底漆上20～30min后收干，染料分子均勻滲透到底漆中來調整工件顏色。
水性色精在木器涂裝中除了以上兩方面應用，對于工件要求不高、工藝簡單的，還可以將水性色精加到底漆或面漆中來調整顏色。仿古涂裝中水性色精也可以加入到格麗斯中進行擦色使用，同樣可以達到既調整底色又凸顯木紋的效果，但是只適用于涂裝歷程不長的工件，如果遇到需要很長的板材擦涂格麗斯的時候，由于染料的滲透能力過強以及擦涂格麗斯時間不同，而導致格麗斯停留時間長的地方會深，格麗斯停留時間短的地方會淺，整個板材顯現不均勻。所以色精用在仿古格麗斯中一般適合不太大的工件。
水性色精也適合同色漿進行搭配使用，前提是水性色精與水性色漿在格麗斯主劑中相容性要好，當使用色精和色漿搭配在底擦色基料里，擦涂在基材上后，染料的滲透作用調整了基材的顏色，不具備滲透力的顏料填充加深了木紋，這樣也簡化了涂裝工藝，當然擦色基料的調整必須達到減少起毛刺。
2.1.2 水性透明色漿在木器涂裝中的應用
用在木器涂裝的水性透明色漿目前有透明氧化鐵色漿和透明有機色漿兩大類，透明氧化鐵色漿為無樹脂體系，透明有機色漿是有樹脂體系。在木器涂裝中兩者都可以用在格麗斯體系中，其中透明氧化鐵色漿調配的格麗斯顏色較暗，適合更加暗淡的仿古，當利用透明氧化鐵色漿做仿古效果時，如果需要相對提高鮮艷度就需要利用水性色精來調整顏色。透明有機色漿通過使用有機顏料以樹脂作為連結料制備而來，擁有透明氧化鐵不能達到的鮮艷度以及光澤度，同時由于顏料粒徑較小具有一定的滲透作用，所以使用在格麗斯中既可以達到調整底材顏色又可以同時填充加深木紋的目的。
筆者通過實驗發現，通過將等量水性色精、水性氧化鐵色漿、透明有機色漿加到等量格麗斯主劑中擦色發現，著色濃度最高的是色精，其次是透明有機色漿，透明氧化鐵色漿最暗淡。木紋凸顯最清晰的是高透有機色漿，其次是透明氧化鐵色漿，色精不能夠很清晰地填充和凸顯木紋。
2.1.3 水性實色色漿在木器涂裝中的應用
實色色漿在木器涂裝的用途比較廣泛，需要做遮蓋顏色的時候都會需要用到各種顏色的實色色漿。比如在有色膩子和有色水灰中，選擇氧化鐵系可以使膩子或水灰擁有高性價比。還有前文提到的擦涂底修色產品，可以使用色漿和色精搭配到修色基料中，也可以選擇氧化鐵系列和水性色精搭配使用。
2.2 應用于水性木器涂料涂裝中著色劑的性能表征
2.2.1 水性色精在木器涂裝中性能表征
水性色精應用到水性木器涂裝中主要考慮色精的以下性能特征：
2.2.1.1 水性色精的貯存穩定性
水性色精制備對溶劑的選擇比較重要，選擇好的溶劑是水性色精貯存穩定性的關鍵。貯存穩定性好的水性色精，原液長時間貯存都不會出現硬沉淀。同時水性色精原液黏度是會隨環境溫度而有一定變化的，由于溶劑的原因，-10 ℃不會結晶，只會黏度增大但在可使用范圍，溫度升高黏度復原，所以可適用于北方寒冷環境。
2.2.1.2 水性色精對紫外線的耐性
由于水性色精使用金屬絡合染料進行制備，金屬絡合染料相對于其他染料具有優異的耐性，特別是對紫外線的耐性，經過實驗測試發現，正常UV機10次通過和4 min長時間照射，金屬絡合水性色精顏色只有很輕微的變化。
2.2.1.3 水性色精的耐溫性
在金屬絡合染料中，大紅、黃、黑對溫度的耐性相對較高，180 ℃烘烤30 min基本不變色，綠色和藍色對溫度耐性相對差些，140 ℃、0.5 h已有輕微變色，所以對于水性玻璃烤漆就不太適合。
2.2.1.4 水性色精的干燥速度
根據水性色精的干燥速度不同選擇合適水性體系的，比如在修色金油(面修色主劑)體系中，水性色精如果干燥慢或不干，需要加大樹脂或乳液的含量來提高成膜后涂膜中樹脂對色精的包裹，防止未干透或不干的色精在噴涂水性面漆的時候往上再溶解遷移而導致發花、縮油、咬底等現象，同時需要工藝上充分對修色后的涂膜干燥。如果水性色精相對干燥快一些可選擇樹脂相對少一些的體系，以達到快速修色和快速噴涂面漆的目的。
2.2.1.5 水性色精的環保性
水性色精環保性主要由溶劑和金屬絡合染料來決定，溶劑選擇高檔環保溶劑，避免甲醇等毒性溶劑。其次所使用的金屬絡合染料的重金屬要滿足EN17-3的要求。
2.2.2 水性透明色漿在木器涂裝中的性能表征
水性透明色漿應用到水性木器涂裝中主要考慮其以下性能特征：
2.2.2.1 水性透明色漿的透明性
水性透明色漿的透明性是其特殊用途的前提保障，實驗發現有機透明色漿中，PR146、PR254、PY83、PY110顏料處理和研磨得好，其透明性與色精對比相差不太大，酞菁藍和酞菁綠與色精透明度相當。透明氧化鐵的透明度要差一些。
2.2.2.2 水性透明色漿的著色力
水性透明色漿在木器涂裝中使用的時候要考慮其著色力，比如同樣的透明氧化鐵色漿和透明有機色漿加到格麗斯中，實驗發現10%的透明有機色漿添加量的著色力度就可以與20%透明氧化鐵色漿添加量的著色力度相當。
2.2.2.3 水性透明色漿的相容性
無論是水性透明氧化鐵色漿還是水性有機透明色漿都是主要以水為分散介質的體系，這種穩定的均一相在與其他體系混合的時候需要考慮到混合之后的相是否重新平衡，比如透明色漿加入到大量的酒精中后，酒精會破壞透明色漿的體系，顏料粒子聚集沉降。所以將透明色漿加入到修色體系中的時候要考慮其相容性。
2.2.2.4 水性透明色漿的耐候性
無論是透明氧化鐵還是透明有機色漿，由于采用顏料制備，其耐候性優異，特別是有機透明色漿中的PR254紅、PY110黃色，可以用于水性UV涂料中。
2.2.3 水性實色色漿在木器涂裝中的性能表征
水性實色色漿應用到木器涂裝中主要考慮以下性能特征：
2.2.3.1 水性實色色漿的貯存穩定性
水性實色色漿的貯存穩定性與研磨粒徑、體系黏度、助劑防沉性、顏料比重等因素有關。無機系列比重較大，分散劑的選擇和體系黏度調整比較重要，防沉效果不好的色漿長時間會出現硬沉降，不便于使用。
2.2.3.2 水性色漿的pH值
無樹脂體系的水性色漿的pH值應該調整到9左右比較好，首先便于水性色漿的貯存，偏堿性的環境中細菌難以滋生。
2.2.3.3 水性實色色漿與水性涂料的相容性
相容性好的水性色漿，顏色調整好的水性涂料貯存過程中不會出現顏色的變化。浮色有兩種情況：
親水親油或表面張力不平衡引起的罐內靜態浮色，以及涂膜干燥中由于顏料粒子運動差異引起的涂膜動態浮色。漆罐內靜態浮色是色漆分散均勻，放置一段時間，漆罐中出現一種或多種顏料分離出來浮現到表面的現象。產生靜態浮色的原因是調色的基礎漆與色漿的親水親油不平衡，或者表面張力不平衡造成的，潤濕分散劑調整體系的親水親油或表面張力平衡效果最好，用量最少，對涂料性能影響也最小，不同品牌的色漿制備過程中使用不同類型的潤濕分散劑，應選用適宜的潤濕分散劑來解決靜態浮色 。
3 水性工業涂料著色劑的性能表征及其應用
3.1 水性工業涂料涂裝中著色劑的應用
3.1.1 水性透明色漿在工業涂料涂裝中的應用
水性透明色漿在工業涂料中主要應用在汽車工業水性涂料和金屬或玻璃水性烤漆中，由于透明色漿所使用的顏料相比于染料擁有高耐溫耐候等特性，與鋁銀漿或珠光調配使用已獲得特殊效果。
3.1.2 水性實色色漿在工業涂料涂裝中的應用
水性實色色漿在工業涂料涂裝中用途比較廣泛，主要包括汽車、鐵路車輛、橋梁管道、鋼結構、集裝箱水性涂料等，其中主要以鐵紅、鐵黃、群青、酞菁藍、酞菁綠為主，顏色鮮艷的會用到PR253、PY110等有機顏料色漿。
3.2 應用于水性工業涂料涂裝中著色劑的性能表征
3.2.1 水性透明色漿在工業涂料中的性能表征
相對于水性木器涂裝，除了一些共同特性以外，透明色漿在工業涂料中還需要具備以下特性：
3.2.1.1 水性透明色漿的鮮艷度
在水性工業涂裝中，透明有機色漿的顏色具有更高的鮮艷度，更加適合用于汽車涂料的對顏色的要求。
3.2.1.2 水性透明色漿的耐高溫性
在水性工業涂料涂裝中，無論是金屬基材還是玻璃、陶瓷等基材，都會涉及到高溫烘烤的工藝，既要達到透明效果，又要能夠耐高溫，染料是很難達到工藝要求的，特別是藍色，所以透明有機色漿提供了很好的解決方案。
3.2.2 水性實色色漿在工業涂料中的性能表征
水性實色色漿在工業涂料涂裝中除了木器涂裝的一些性能特征以外，最主要是耐候性的要求，工業涂料涂裝對耐候性要求相對較高些。對于戶外使用的工業設備表面涂裝使用的顏料相對耐候性好價格便宜的以氧化鐵系列為主，其次是酞菁藍、酞菁綠。
4 結語
目前水性木器涂料中著色劑主要還是以水性色精、水性透明色漿、水性實色色漿為主。隨著水性涂料的快速發展，越來越多的溶劑型涂料企業開始轉型水性涂料，我們涂料顏色工作者在開發和調整這些顏色產品的同時要配合市場和客戶需求，調整的產品要盡量滿足應用的適用性。
