改性纳米沉淀硫酸钡对不同涂料色漆性能的影响
文/卢云竹 方畅 方利浮 云浮鸿志新材料有限公司
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摘要： 改性纳米沉淀硫酸钡因其优异性能，被广泛用于涂料、油墨、色漆、塑料、造纸、橡胶等诸多工业领域，早已成为业界不可或缺的高档功能性填料。本报告侧重介绍了改性纳米沉淀硫酸钡应用于丙烯酸体系的颜料色漆涂料中，分别论述了添加两种不同硫酸钡在不同颜色的色漆中，对光泽度、透明度、显色性、耐候性、防沉性、反射率等相关性能的影响。结果可见，添加改性纳米沉淀硫酸钡可促进颜料的分散性，降低凝聚性，提高了各项实际应用性能，进而得到了鲜明光亮的涂膜效果，更好地保持及展现了颜料的原有色调，同时能使产品在技术和价格上更具竞争优势。
关键词：改性纳米沉淀硫酸钡;颜料;显色性;耐候性;防沉性
Abstract： Modified nano precipitated barium sulfate is widely used in
many industrial fields such as coatings, inks, color paint, plastics, paper
making, rubber and so on because of its excellent performance, and has already
become an indispensable high-grade functional filler in the industry.
This report focuses on the application of modified nano precipitated barium sulfate in pigment paint of acrylic acid system, and discusses the effects of adding two different barium sulfate in different color paints on the related properties such as gloss, transparency, color rendering, weather resistance, anti-settling and reflectivity. The results show that the addition of modified nano precipitated barium sulfate can promote the dispersion of pigment, reduce the cohesion, improve the practical application performance, and then get a bright film coating effect, better maintain and show the original color of pigment, and at the same time make the product more competitive in technology and price.
Key words：modified nano precipitated barium sulfate; pigment; color rendering property; weather resistance; anti-sinking
引 言
普通沉淀硫酸钡为白色或灰白色结晶粉末，具有白度高、比重大、化学惰性强、稳定性好、能吸收有害射线等特点。而经过改性后的纳米沉淀硫酸钡，其优点更是提升了一个档次，可谓是有过之而无不及。本报告主要通过利用经特殊处理的改性纳米沉淀硫酸钡对不同颜料所特有的分散性、颜料稳定性、显色性、耐候性、光泽度、防沉性、保鲜保色性等优点，在涂料色漆中作出了鲜明的对比。由此可见，改性纳米沉淀硫酸钡卓越的性能在涂料色漆应用中可圈可点。
1 实验部分
1.1 主要原材料
环氧改性丙烯酸树脂：A2560，市售产品；
氨基树脂：582，市售产品；
改性纳米沉淀硫酸钡：FB-100，云浮鸿志新材料有限公司；
普通沉淀硫酸钡：粒径0.7µm，市售产品；
酞青蓝颜料：酞青蓝BS，市售产品；
酞青绿颜料：酞青绿G，市售产品；
耐晒大红色颜料：3132，市售产品；
流平剂：TeGo450，德国迪高；
消泡剂：TeGo900，德国迪高；
分散剂：BYK163，德国毕克化学；
二甲苯：分析纯，市售工业品；
玻璃珠：1.0mm，市售工业品。
1.2 产品物性表与电镜图
表1 物性对比表
|
类别 |
粒径（µm） |
比表面积（m²/g） |
白度 |
改性剂 |
|
改性纳米沉淀硫酸钡 |
0.1 |
13 |
99 |
SiO2-AlO3 |
|
普通沉淀硫酸钡 |
0.7 |
4 |
96 |
无 |
图1 电镜图
1.3 主要仪器设备
高速分散机：SFU400，上海微特电机；
电子秤：JM-B-3003，0.01g，超泽衡器设备有限公司；
刮板细度计：QXD-50，天津市精科材料有限公司；
四面涂布器：SZQ（100-150-200-250µm），广州德满亿仪器；
三角度测光仪：CS380，上海亮研智能科技有限公司；
氙灯耐老化试验箱：SD-Z-150A，东莞汇泰机械有限公司；
色差仪：CM-2300d，美能达。
2 改性纳米沉淀硫酸钡FB-100用于色浆的实验方法
2.1 色浆基础配方工艺
先将丙烯酸树脂、颜料粉、改性纳米沉淀硫酸钡、分散剂、消泡剂、二甲苯用分散机以1000转分散20分钟，使浆料充分润湿。再加入玻璃珠（浆料:玻璃珠=1:1）以2500r/min高速研磨分散60分钟，检验细度达到15-20µm后待测。
表2 色浆基础配方
|
原料名称 |
酞青蓝色浆配方（g） |
酞青绿色浆配方（g） |
耐晒大红色浆配方（g） |
|||
|
A2560丙烯酸树脂 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
|
TEGO900消泡剂 |
0.3 |
0.3 |
0.3 |
0.3 |
0.3 |
0.3 |
|
BYK163分散剂 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
酞青蓝 |
25 |
25 |
/ |
/ |
/ |
/ |
|
酞青绿 |
/ |
/ |
25 |
25 |
/ |
/ |
|
耐晒大红 |
/ |
/ |
/ |
/ |
25 |
25 |
|
硫酸钡FB-100 |
15 |
/ |
15 |
/ |
15 |
/ |
|
普通沉淀硫酸钡 |
/ |
15 |
/ |
15 |
/ |
15 |
|
二甲苯 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
30 |
|
玻璃珠 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
100 |
|
合计 |
201.3 |
201.3 |
201.3 |
201.3 |
201.3 |
201.3 |
2.2 透明色漆基础配方工艺
将以上研磨好的浆料与丙烯酸树脂按一定比例混合，以1200r/min搅拌均匀制成漆料待测。
表3 透明色漆基础配方
|
类别 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
|
A2560丙烯酸树脂 |
65 |
65 |
65 |
65 |
65 |
65 |
|
酞青蓝色浆 |
20 |
20 |
/ |
/ |
/ |
/ |
|
酞青绿色浆 |
/ |
/ |
20 |
20 |
/ |
/ |
|
耐晒大红色浆 |
/ |
/ |
/ |
/ |
20 |
20 |
|
流平剂TEGO450 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
|
二甲苯 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
|
氨基树脂 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
15 |
|
合计 |
115.2 |
115.2 |
115.2 |
115.2 |
115.2 |
115.2 |
2.3 实验对比样板制作
将待测色漆用150µm涂布器在透明玻璃片上制备漆膜，待自然干燥30分钟后放于130℃烘箱中干燥固化30分钟，取出冷却至室温后待测。
3 结果与讨论
3.1 光泽度对比
根据以上实验方法，对比不同硫酸钡对色漆光泽度的影响，实验结果如表4所示。
表4 光泽度对比
|
色漆种类 |
酞青蓝色漆配方 |
酞青绿色漆配方 |
耐晒大红色漆配方 |
|||
|
类别 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
|
细度（µm） |
18 |
18 |
18 |
18 |
18 |
15 |
|
光泽度（20°） |
82.5 |
90.0 |
84.8 |
90.1 |
85.7 |
93.3 |
|
光泽度（60°） |
90.3 |
93.5 |
90.1 |
91.2 |
91.7 |
94.8 |
|
光泽度（85°） |
101 |
101 |
101 |
102 |
101 |
102 |
图2 光泽度效果对比图
从表4和图2可看出，添加改性纳米沉淀硫酸钡FB-100与添加普通硫酸钡的色漆，在分散细度相当的前提下，添加FB-100的光泽度高，表面效果好，流平性优异。
3.2 显色效果及透明度对比
通过用色差仪对不同样板的L、a、b值与白度值进行数据分析测试，实验结果如表5所示。
表5 L、a、b值与白度值结果对比
|
色漆种类 |
酞青蓝色漆配方 |
酞青绿色漆配方 |
耐晒大红色漆配方 |
|||
|
类别 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
|
L值 |
30.503 |
30.784 |
25.692 |
25.782 |
40.729 |
40.894 |
|
a值 |
0.567 |
0.766 |
-5.45 |
-5.765 |
46.211 |
46.809 |
|
b值 |
-25.179 |
-26.469 |
-4.685 |
-4.812 |
27.802 |
28.238 |
|
白度值 |
39.243 |
41.9 |
8.553 |
8.608 |
-17.905 |
-18.323 |
图3 色谱曲线效果图
图4 显色效果及透明度效果对比图
从图3与图4可看出， 添加改性纳米沉淀硫酸钡FB-100与添加普通硫酸钡的色漆相比，通透性好，显色效果优于普通硫酸钡，且鲜艳度高，对色相无明显影响。
※L、a、b值附加说明
图5 L、a、b值说明
3.3 耐候性结果对比
通过使用氙灯耐老化机，对不同样板进行6h耐老化测试，对比漆膜的光泽度变化，实验对比数据如表6、表7所示。
表6 耐候性测试前光泽度
|
色漆种类 |
酞青蓝色漆配方 |
酞青绿色漆配方 |
耐晒大红色漆配方 |
|||
|
耐候性测试前光泽度数据 |
||||||
|
类别 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
|
光泽度（20°） |
82.5 |
90.0 |
84.8 |
90.1 |
85.7 |
93.3 |
|
光泽度（60°） |
90.3 |
93.5 |
90.1 |
91.2 |
91.7 |
94.8 |
|
光泽度（85°） |
101 |
101 |
101 |
102 |
101 |
102 |
表7 耐候性测试后光泽度
|
色漆种类 |
酞青蓝色漆配方 |
酞青绿色漆配方 |
耐晒大红色漆配方 |
|||
|
耐候性测试后光泽度数据 |
||||||
|
类别 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
添加普通硫酸钡色漆配方 |
添加FB-100色漆配方 |
|
光泽度（20°） |
56.0 |
72.7 |
60.1 |
75.3 |
68.8 |
80 |
|
光泽度（60°） |
79.1 |
85.3 |
79.9 |
88.9 |
75.6 |
90.2 |
|
光泽度（85°） |
96.8 |
97.7 |
97.2 |
100 |
95.4 |
100 |
图6 耐候性光泽度曲线对比图