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              2017-02-16 15:17:05 來源:互聯網

              淺析顏填料在粉末涂料中的應用

                【中國涂料采購網】粉末涂料是一種新型的、不含溶劑的純固體粉末狀涂料。具有不溶劑、無污染、節省能源和資源、減輕勞動強度和涂膜機械強高等特點。粉未涂料主要分為兩大類:熱塑性粉末涂料和熱固性粉末涂料。在過去的10年里,世界上粉末涂料的發展速度很快,年平均增長率在8%-15%,是一個非常具有前景的行業。

                但粉末涂料相對于液體涂料來說有其特殊性,這種特殊屬性也表現在顏料和填料的選擇上面,我們這里簡單和大家介紹一下粉末涂料中使用顏料和填料的基礎知識:

                適用于粉末涂料的顏料按其性能和作用大致可分為:著色顏料、金屬顏料、功能顏料、體質顏料等四大類。它們是粉末涂料的重要組成部分,賦予涂層絢麗多彩的色澤、改進涂料的機械化學性能、或降低涂料的成本等。

                著色顏料分為有機和無機兩大類,幾乎能涵蓋所有的色相體系。金屬顏料主要包括浮型和非浮型鋁粉、各種色調的銅金粉和珠光顏料、金屬鎳粉和不銹鋼粉等。功能顏料主要包括熒光顏料、夜光顏料、耐高溫顏料、導電顏料等。體質顏料廣義地講有鈦白粉(銳鈦型和金紅石型)、碳酸鈣(輕質和重質等)、硫酸鋇(沉淀型和天然重晶石型)、滑石粉、膨潤土、石英粉等。

                配制高質量的粉末涂料離不開選擇高質量的顏填料。

                2 顏填料選擇的一些基本原則

                2.1 顏料的選擇

                顏料種類繁多,性能不一,并非什么顏料都能用在粉末涂料中。粉末涂料由于自身的工藝特殊性,選擇顏料時應注意以下幾點。

                顏料分散性要好,最佳分散粒度為0.2~0.9?m,不易結塊。

                顏料遮蓋力和著色力要強。

                熱穩定性要好,至少需耐溫160℃以上。

                顏料要具備一定的耐光耐候性,如不易褪色,抗粉化,物理性能要持久。

                顏料吸油量適中,抗滲色性要好。

                2.2 填料的選擇

                在粉末涂料中加入一定量的填料可增加涂層的硬度等機械性能,并能降低成本,是調整粉末涂料成本的有效途徑。

                粉末涂料中應用的填料主要是碳酸鈣和硫酸鋇,而像膨潤土、滑石粉、石英粉等可看成功能性填料,總體用量非常少。

                根據生產工藝和原料等因素,碳酸鈣可分為輕質碳酸鈣和重質碳酸鈣兩類,這兩類碳酸鈣在粉末上都有應用。

                硫酸鋇也有兩類:沉淀型和重晶石型。前者為化學反應制成,后者由天然重晶石研磨而成。

                選擇填料應注意的問題是:

                填料白度要高,可減少鈦白粉的用量。

                雜質要少,考慮到粉末涂料的工藝特殊性,填料中雜質多將影響涂膜的表面裝飾性(涂層表面顆粒多,流平差)。

                粒度過于粗的填料不要選用,因其不易分散,對螺桿有磨損。

                填料要松散,不能結塊,含水量要低。

                3 調配色提示

                (1)習慣上色彩大體可分為紅、橙、黃、綠、藍、紫、黑、白等幾大類。各顏色之間存在著一定的關系。我們可用三個參數來表征任何一個顏色,即色調、飽和度和明度。

                色調是區別各個顏色的基本特性,決定于光源的光譜組成,及物體表面反射光波對人眼所產生的感覺,體現了顏色在“質”方面的特性。

                飽和度為顏色在“質”的基礎上所表現出的彩色純度,又稱為“彩度”。

                明度是人眼對物體顏色明亮程度的感覺,每個人在判斷上有差異。

                (2)紅、黃、藍是三原色,不能再分解。其它顏色都是由這三種顏色搭配而成的。

                (3)技術員在調色時須注意所要求的顏色屬于哪一類,以哪種顏色為主色,并要考慮顏基比(PVC值)和顏料的遮蓋力以及成本核算。有關這方面的內容將另文詳述。

                4 各類顏料簡述

                4.1 著色顏料

                4.1.1 無機顏料

                ① 炭黑

                炭黑為最重要的黑色顏料,由于生產工藝的不同,炭黑的色相、著色力、分散性都有很大的差別。主要有乙炔黑、槽法炭黑、燈黑等。炭黑具有良好的抗紫外線性能。

                適用于粉末涂料的炭黑推薦卡博特(Cabot)的REGAL 330R和日本三菱的MA-100,它們均是藍相炭黑,色相純正。

                ② 氧化鐵顏料

                這類顏料主要分為三類:鐵黃、鐵紅和鐵黑(包括鐵棕)。氧化鐵顏料在粉末涂料中應用很普遍,價格低廉,無毒,易分散。這里列舉德國拜耳和國內某廠的系列氧化鐵顏料的基本性能參數。

                ③ 鉻系顏料

                主要包括鉻黃、鉬鉻紅、鉻綠等三類。該類顏料色澤鮮艷,耐酸堿性能好,著色力強,易分散,在國內粉末界使用非常普遍。鉻系顏料耐熱性和耐候性較氧化鐵系顏料差一些。鉻黃按照色相,又可細分為檸檬黃、淡鉻黃、中鉻黃、深鉻黃、桔鉻黃等,應用較為普及的是檸檬黃和中鉻黃。鉻黃的基本性能見表5。

                各廠家生產的鉻系顏料品質差異很大,需注意選擇。用于粉末涂料的鉻系顏料推薦采用上海鉻黃顏料廠的產品,以及國外廠家如加拿大的DCC公司,德國巴斯夫和瑞士等的相關品種,但國外公司的產品價格較高。

                ④ 群青,群青的化學名稱等鋁磺化硅酸鈉,色相豐富,從粉紅到紫色都有,耐熱性良好,無遷移性,無毒,易分散。耐酸堿性差,戶外粉一般不采用。

                國產群青的色相品種較少,鮮艷度低,著色力偏低。推薦采用英國HOLLIDAY公司的系列產品,如RS-05、RS-08和RS-32等牌號。

                這里順便介紹該公司的錳紫,化學名焦磷酸錳銨,具有獨特的顏色,色調柔和高雅,耐溫可達250℃,無遷移性,耐光達7~8級,多用在白色粉末中。

                ⑤ 其它無機顏料

                鐵藍,分子式:Fe4[Fe(CN)6]3?XH2O。具有較好的綜合性能,使用面不廣。

                鈦綠、鈦藍都是鈦酸鹽,同時含有金屬鎳(Ni)、鋅(Zn)和鋁(Al)。鈦綠耐堿,耐熱性差,一般用于戶內場合。鈦藍性能尚可。它們的應用面不廣。

                4.1.2 有機顏料

                ① 酞菁藍

                酞菁類顏料。國內粉末廠多選用酞菁藍BGS,屬國標產品,色光為綠相藍,β晶體,有較好的分散性和著色力。 進口酞菁藍建議采用巴斯夫的L7072D和L7090,或德國科萊恩的B2G。

                從綜合性能和多年的使用實踐看,國產酞菁藍尚無滿足粉末涂料的及其要求品種,絕大部分粉末廠多選用進口酞菁藍加以彌補。

                要獲得色相純正的酞菁綠不易,國產酞菁綠大多呈黃相,主要供應商有上海染化一廠和上海染化十一廠、江蘇雙樂化工、安徽合雅化工等。

                進口酞菁綠,主要用于汽車品種,多推薦德國科萊恩、瑞士汽巴、德國巴斯夫以及日本的大日本油墨等公司的產品。聚酯型等粉末要求一定的耐候年限,應選擇進口酞菁綠,質量才有保障。

                ③ 有機黃

                主要是單、雙偶氮類顏料,品種很多,有永固黃、聯苯胺黃、耐曬黃、分散黃、顏料黃等。除分散黃和顏料黃外,絕大多數有機黃的耐候性差,不宜用于戶外耐久性的涂料(參見表10)。

                如沒有特殊要求,這些顏料都可選用。科萊恩公司生產的該類產品,性能超群,可在耐候性粉末中選用,主要有HOSTAPERM黃 6GL,黃H6G、H2G、H3G、HR70、M2R70。國內顏料廠推薦杭州百合化工公司的產品,它們的部分黃顏料效果也較好。

                有機黃類顏料具有較高的吸油量,在粉末中使用量高時,易出現分散不良和滲色等弊端。調色時應注意。

                ④ 有機紅

                與有機黃一樣,也有很多種類。常用的品種有永固紅、耐曬大紅、甲苯胺紅等。選擇有機紅配制粉末涂料,必須考慮耐熱性,許多有機紅耐溫只有120℃,無法滿足粉末的生產和應用工藝要求。必須選擇耐溫>180℃的品種。普通有機紅不能應用于戶外耐候的場合。

                其中有幾個品種值得關注,如永固紅F2RK和F5RK。它們是單偶氮的色酚AS系列顏料。紅色純凈,流動性優良,遮蓋力和著色力相當好,是世界范圍內粉末涂料行業廣泛采用的紅色顏料。

                ⑤ 有機橙

                品種較少,粉末涂料中用得也少。這里推薦科萊恩的幾個產品:

                NOVOPERM橙H5G70,為單偶氮的苯并咪唑酮顏料,黃光橙,深色,具有卓越的耐光性,遮蓋力和流動性好。

                NOVOPERM 橙HL,結構與上同。總體上各項性能優越。

                PERMANENT 橙RL70,與上同系列。從經濟角度考慮,是替代鉬鉻紅的最理想選擇。遮蓋力和流動性非常好。

                ⑥ 有機紫

                重要的有機紫顏料有兩類,即喹吖啶酮紫和永固紫。

                喹吖啶酮紫堅牢度優良,耐溫性好,但價格高,難以普遍推廣。

                永固紫顏色純凈,耐溫性好,綜合性能優良,在粉末中應用較普遍。

                4.3 金屬粉顏料

                4.3.1 鋁粉

                分浮型和非浮型兩大類。浮型鋁粉金屬感強,遮蓋力高,粉末涂料中加入少量的鋁粉即能完全覆蓋涂層表面;非浮型鋁粉的表面經過特殊包膜處理,主要體現金屬閃爍效果。用電子顯微鏡觀察,鋁粉呈薄片狀。在粉末涂料中,鋁粉必須采用后混,且須溫和攪拌。高速或強力攪拌將破壞鋁粉尤其是浮型鋁粉的片狀結構,使其失去金屬效果。含鋁粉的粉末涂料不宜用于室外涂裝,因為鋁粉主要成份是金屬鋁,雖然非浮型鋁粉經硅等材料包膜,但在自然曝曬的環境中,鋁粉在光照和濕度等條件下,很快就會發生氧化等化學物理變化,表現為金屬感減弱,涂膜發灰發暗,出現灰斑等。

                鋁粉生產工藝也較特殊,雖然國內眾多的鋁粉廠曾相繼推出一些鋁粉新產品,以期進入粉末涂料市場,但經幾年的跟蹤調查,其質量、表面效果和穩定性都無法與國外老牌企業相比,所以國內粉末廠無論大小,都盡量選用進口鋁粉。

                國外著名的鋁粉供應商有:德國愛卡和蘇倫克,奧地利的班得魯茲,美國的斯利伯拉恩等。常用的品牌有:愛卡的IV,V,X;蘇倫克的PP1170和PP110等;班德魯茲的AL7080和AL2081等。

                4.3.2 銅金粉

                主要成分為銅,根據不同的色相要求摻加部分的鋅和錫等。銅金粉色相豐富多彩,有古銅、紅金、青紅金、純金光、檸檬光及品種。選用不同色相和粒度的銅金粉拼混入粉末中,可得到從絲柔到粗亮的效果。銅金粉色調柔和,古樸淡雅。

                銅金粉的主要成份皆為活潑金屬,暴露于空氣中易氧化,不宜用于戶外耐候的場合;鋁粉能耐溫高達1000℃,而銅金粉恰相反,普通銅金粉耐溫在180℃左右,而且在180℃下較長時間要變色發黑。許多廠家用二氧化硅包膜銅金粉,以期提高耐溫性。

                4.3.3 珠光顏料

                珠光顏料是在透明的云母片表面,牢固地包覆一層厚度嚴格控制的透明高折射率的金屬氧化物膜(TiO2、Fe2O3、Cr2O3),依靠對光線的折射和透射來體現色相和光澤,再現自然界珍珠、貝殼、昆蟲及金屬所具有的優雅光澤和顏色。

                珠光顏料主要有銀白、彩虹、金色三大系列(具體指標見附錄)。應后混入粉末中,不能擠出,那樣會破壞顏料的結構而失去珠光效果。珠光顏料在粉末中的添加量不宜超過2%,否則噴涂困難,顏料易堆積在槍口和槍管內,影響噴涂效率和質量。

                4.3.4 其它金屬顏料

                主要有不銹鋼粉、鎳粉等,使用面很窄,且效果不突出,此處不作推薦。

                4.4 功能顏料

                4.4.1夜光顏料

                為堿土金屬鋁酸鹽系稀土蓄能發光材料,耐光性優異。在粉末涂料中添加量較大(>10%),采用后混工藝。發光時間>12h(參見常州華珠顏料公司的相關產品)。

                4.4.2 導電顏料

                用得較多的是導電炭黑,平均粒徑25nm,比表面積125~200㎡/g。現已開發出淺色導電顏料,為灰色粉末狀,電阻率<100Ω?m。配制粉末涂料時采用夜光顏料可以降低涂層表面電阻,使其具有抗靜電效果,防止涂層表面積灰塵和聚積電荷,適于電子產品裝配臺和機房地板等場合的應用。

                應當注意,金、銀、銅等金屬粉顏料和抗靜電劑(陽離子季銨鹽、陰離子烷基酸酯),都有類似抗靜電作用,大多在擠出時加入,加入量過大將導致粉末電阻過低,粉末噴涂時的帶電性將變差。

                4.4.3 高溫顏料

                一般為無機氧化物,主要顏色有黃、藍、綠、黑。耐溫>800℃,具有優異的耐候性。[page]

                4.4.4 熒光顏料

                用于制作熒光粉末涂料,應當選擇耐溫性好的熒光顏料,同時要考慮其分散性和著色力。目前能用于粉末涂料的熒光顏料主要有桃紅色和綠色。

                4.5 體質顏料

                4.5.1 鈦白粉

                是最好的白色顏料,由于使用量大而常歸入體質顏料中。用于粉末涂為可有效地散射可見光而賦予涂膜白度(whiteness)、亮度(brightness)和不透明度(opacity)。在苛刻的條件下依然具有化學惰性、不可溶性和熱穩定性。

                商用鈦白粉通常有兩種結晶形態,即銳鈦型(Anatase)和金紅石型(Rutile)。

                R型(金紅石型)鈦白粉在粉末中用得最多,它不是純的鈦白粉,大都經過沉淀或機械摻合氧化鋁或二氧化硅,使其附著于鈦白粉粒子表面,以改進性能,如遮蓋力、易分散性、耐候性和抗褪色性。國內常用的鈦白粉品種有鎮江鈦白粉廠的ZR940,甘肅華原核工的R214,杜邦公司的R706和R902,美聯的RCL575和RCL69以及科美基的CR828和CR822等。

                為降低粉末涂料成本,在適當的場合,也可選用A型(銳鈦態型)鈦白粉,但由此制成的粉末涂為不耐高溫和光照,光澤也不穩定,必須充分考慮。

                4.5.2 其它白色顏料

                主要有立德粉、硫化鋅、鉛白、氧化鋅等。在粉末涂料中用得越來越少。

                2. 美聯 RCL-575技術資料

                RCL-575采用氯化法生產,經氧化鋁/有機物包膜處理,為金紅石型二氧化鈦顏料。

                3. 選用鈦白粉時應考慮的幾個問題

                3.1 分散性(Dispersion)

                顏料在庫存或包裝過程中所形成的結塊(clumps),在分散和攪拌后能與樹脂等其它成份混合均勻。良好的分散不僅可消除涂膜中出現的斑點(specks)和條紋(streaks),且可保證有最大的光散射率。

                3.2 耐候性 (Weatherability)

                涂膜暴露于自然環境中會產生劣化(degrade)。若含有足量的R型鈦白粉,  可有效地吸收具破壞性的紫外線,將其轉化為熱能而防止涂層降解。鈦白粉本身會發生光化學反應,暴露于陽光中會催化某些有機樹脂的氧化反應,導致涂層機械強度的減弱或喪失,涂層粉化(chalk)。粉化涂層包含了松散的鈦白粉和由表面磨損留下的離解樹脂。經鋁和硅等無機物表面處理過的鈦白粉能夠減低這種劣化的程度。

                3.3 抗裂孔性(Lacing Resistance)

                裂孔現象(粉末涂料固化過程中偶而會出現的針孔現象)通常緣于小分子物質的揮發。經鋁和硅等無機物表面處理的鈦白粉通常可增加揮發物被吸收的數量。一些質量不佳的鈦白粉在高溫擠出時即出現裂孔。鈦白粉如果儲存不當,也會因吸收濕氣而導致裂孔的出現。

                3.4 導電性(Electrical Properties)

                鈦白粉是優良的絕緣體,具有高電阻系數和高介電強度,因此測量鈦白粉的導電性沒有意義。

                3.5 結晶形態與反應性

                商用鈦白粉有兩種結晶形態--R型和A型。A型不宜用于戶外場合,它在保護有機聚合物抵抗高能和紫外線方面效果很差,且會引起聚合物的光氧化,導致許多性能的喪失,并形成聚合物和鈦白粉的粉化積層。

                附錄二 鋁粉及珠光顏料

                注:1. 沉淀硫酸鋇,PH=6.5~8.5,折光系數1.67,耐酸堿,白度高,易分散,不透明,無毒。

                2.輕質碳酸鈣,PH=7.6~9.8,折光系數1.48,耐堿,遇酸分解,一般不溶于水,白度高,有一定消光作用。

                3.白炭黑,耐光,耐高溫,不耐純堿和氫氟酸,可作消光劑。

                4.石英粉,耐酸堿,耐磨。

                5.硅灰石(硅酸鈣),吸油量低,電性能好,無毒。

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