有机膨润土通过凝胶网络产生屈服应力,克服颜料/填料自重沉降力,实现长期储存不硬沉
核心结论:有机膨润土凝胶网络的屈服应力(Pa)必须大于颜料粒子的Stokes沉降力。颜料密度越高(锌粉7.1>重晶石4.4>钛白粉4.2 g/cm³),需要越大屈服应力,有机膨润土用量越高。目标是"软沉降"(可再分散),而非完全悬浮。
悬浮颗粒的沉降速率遵循Stokes定律:v = 2r²(ρ颜料 - ρ介质)g / 9η
有机膨润土凝胶建立的屈服应力(Yield Stress,Pa)是克服Stokes沉降的有效手段——当静态凝胶屈服应力>粒子所受有效重力时,颗粒被固定在凝胶中无法下沉。
| 颜料/填料 | 密度(g/cm³) | 相对沉降速率 | 防沉难度 | 有机膨润土用量参考 |
|---|---|---|---|---|
| 碳酸钙(CaCO₃) | 2.7 | 0.3× | 低 | 0.2%–0.5% |
| 钛白粉(TiO₂) | 4.2 | 基准1.0× | 中 | 0.3%–0.8% |
| 磷酸锌(防锈) | 4.1 | 0.97× | 中 | 0.4%–0.8% |
| 重晶石(BaSO₄) | 4.4 | 1.2× | 中高 | 0.5%–1.0% |
| 氧化铁(红/黄) | 5.1–5.3 | 1.6× | 高 | 0.5%–1.2% |
| 锌粉(Zn) | 7.1 | 3.5× | 极高 | 0.8%–1.5%(富锌底漆1.0-2.5%) |
| 重晶石钻井液 | 4.2(高浓度) | 极高浓度沉降 | 极高 | 12–20 kg/m³ |
颜料颗粒紧密堆积固化,结成坚硬沉淀层,搅拌无法再分散,涂料报废。原因:无屈服应力保护,颗粒间直接接触并形成结构。
颜料轻微聚集在凝胶底部,但颗粒间被凝胶隔离,轻轻搅拌即可重新均匀分散。有机膨润土确保沉降为软沉降,延长涂料货架期。