第二章 涂料配方中的重要参数
第一节 参数的含义及计算
一、颜基比（P/B）
颜基比是指涂料配方组成中颜料组分（包括着色颜料、防锈颜料和填料）的质量分数与固体基料组分（不挥发分）质量分数的比值，通常用P/B来表示，其公式如下：
P/B=颜料的质量分数∶固体基料的质量分数
【例】 计算下列配方（表2-1）的颜基比。
表2-1 醇酸漆基础配方
解：
虽然不能从颜基比与涂料性质之间找到很有规律的关系，但是颜基比简单实用，也是确定涂料配方的重要参数之一。在配方设计时，已经确立了基料、颜料的品种和质量分数后，通过试验手段，可以通过改变颜基比数据比较快捷地确立并优化配方。
二、颜料体积浓度（PVC）
在进行配方设计时，涂料往往是以质量分数表示的，然而构成干膜的树脂、颜料及其他添加剂，它们的密度差异很大，因此它们在整个涂膜中的体积分数相差很大，而在确定涂料干膜性能时，体积分数比质量分数更为重要。特别是对不同配方的涂料进行性能比较试验时，其体积分数的重要性更为突出。
颜料体积浓度是指涂膜中颜料的体积占干膜总体积的百分数，以PVC表示。
式中 Vp——颜料体积，颜料包括着色颜料、体质颜料以及其他功能性颜料；
Vb——干乳液聚合物体积；
Wp——颜料质量，颜料包括着色颜料、体质颜料以及其他功能性颜料；
Wb——干乳液聚合物质量；
dp——颜料密度，颜料包括着色颜料、体质颜料以及其他功能性颜料；
db——干乳液聚合物密度。
【例】 计算表2-1配方的PVC。
解：
三、临界颜料体积浓度（CPVC）
临界颜料体积浓度是指基料聚合物正好覆盖颜料粒子表面并充满颜料粒子堆积空间时的颜料体积浓度，即当颜料体积浓度扩大至某一数值时，涂膜的许多性质会发生急剧变化的颜料体积浓度。通常用CPVC表示。
CPVC=Vp/（Vp+Vab+Vvb）×100%
式中 Vp——颜料体积；
Vab——被颜料粒子表面吸附的基料聚合物的体积；
Vvb——充满吸附了基料聚合物的颜料的粒子空隙的聚合物体积。
CPVC可以通过CPVC瓶法、密度法、颜料的吸油量计算法求算，常用吸油量计算法。
颜料在涂料中的含量对涂料性质有极大的影响，为了判断颜料的合理用量，需要了解颜料的吸油量。一定质量的干颜料形成颜料糊时所需的精亚麻仁油的量称为颜料的吸油量，该值反映了颜料的润湿特性，用
表示，单位为g/100g，颜料的吸油量与颜料对亚麻仁油的吸附、润湿、毛细作用，以及颜料的粒度、形状、表面积、粒子堆砌方式、粒子的结构与质地等性质有关。达到吸油量时，意味着颜料表面吸满了油，颗粒间的空隙也充满了油，若再加入油黏度则下降。颜料的粒子越细，分布越窄，吸油量越高，当然吸油量还与颜料的密度、颜料颗粒内的空隙有关，也和形状有关。例如，圆珠型的吸油量高，针状的吸油量少。
将转化为体积分数，可以求出：
式中，ρ为颜料的相对密度；0.935为亚麻仁油的相对密度，实际生产中，由于树脂基料的变化，本公式求算的结果仅供参考。
如果配方中颜料种类为两种或两种以上时，即为混合颜料体系，此时混合颜料体系的CPVC计算公式如下：
式中，
、ρi分别为第i种颜料的吸油量或密度；vi为第i种颜料在混合颜料体系的体积分数。
CPVC是设置PVC的重要参考标准，低于CPVC，颜料颗粒不是紧密堆积，基料在涂膜中有“过剩”的体积；高于CPVC，颜料颗粒形成紧密堆积，然而没有足够的基料堆满颗粒之间全部体积，即涂膜中出现了空隙。在稍高于CPVC时，涂膜中的空隙是空气泡，随着颜料体积浓度的增加，空隙互相连通，涂膜多孔性急剧增大。
四、乳胶漆临界颜料体积浓度
乳胶漆是聚合物乳胶粒和颜料在水连续相中的分散体系，其成膜机理与溶剂型涂料不同。溶剂型涂料成膜过程中颜料间的空隙自然为基料充满，乳胶漆成膜前乳胶粒子可能聚集在一起，也可能和颜料混杂排列，而且在成膜过程中发生形变，最后成膜时需要更多的乳胶粒子方能填满颜料空隙，因此乳胶漆的临界颜料体积浓度总是低于溶剂型涂料的临界颜料体积浓度。乳胶漆的临界颜料体积浓度也可用LCPVC表示，计算公式如下：
式中，e为乳液的效率指数，通常为经验值，一般取值范围为80%～95%。
影响乳胶漆临界颜料体积浓度的主要因素有乳胶粒子和颜料的粒径大小和分布、聚合物的玻璃化转变温度和成膜助剂的种类及用量。玻璃化转变温度的高低直接影响到成膜过程中乳胶粒的塑性形变和凝聚能力，乳胶粒子的玻璃化转变温度越低，越容易发生形变，使颜料堆砌得越紧密，因此玻璃化转变温度低的乳胶漆有较高的临界颜料体积浓度。由于粒度较小的乳胶粒子容易运动，易进入颜料粒子之间和颜料粒子较紧密接触，因此，较小粒度的乳胶漆具有较高的临界颜料体积浓度。助成膜剂可促进乳胶粒子的塑性流动和弹性形变，能改进乳胶漆的成膜性能，它对临界颜料体积浓度值的影响比较复杂，还与乳液的玻璃化转变温度和粒度有关，一般存在一个最佳的助成膜剂用量，在此用量下，临界颜料体积浓度的值最大。助成膜剂的用量过多，会使乳胶漆产生早期凝聚或凝聚过快等现象，从而使聚合物的网络松散，导致临界颜料体积浓度值降低。
五、固含量
固含量是指漆料在规定条件下烘干后剩余部分占总量的百分数，按衡算基准不同，固含量分为质量固含量和体积固含量。计算式如下：
在实际生产中，因为质量比体积更容易测量，所以质量固含量的应用比体积固含量的应用更为广泛。一般，如果没有特别指明，“固含量”即指“质量固含量”。
【例】 计算表2-1配方的固含量。
解：
一般，溶剂型涂料和水性涂料的固含量因类型不同而波动较大，而高固体分涂料的固含量通常高于70%，粉末涂料的固含量一般认为是99%以上。