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摘　要 : 研究了不同型號(hào)鈦白粉、無(wú)機(jī)顏料、有機(jī)顏料、填料的品種和用量對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的影響 , 為科學(xué)合理地設(shè)計(jì)粉末涂料的配方提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞 : 顏填料 ; 聚酯環(huán)氧粉末涂料 ; 配方設(shè)計(jì)

引　言
    聚酯環(huán)氧粉末涂料是我國(guó)最主要的粉末涂料產(chǎn)品之一 , 由聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、顏填料和助劑等組成。雖然聚酯樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂是影響聚酯環(huán)氧粉末涂料性能的主要因素 , 但是顏填料對(duì)其的影響也不容忽視。本文研究了各種鈦白粉、中鉻黃、鐵綠、鐵紅、鐵黃、耐曬黃Ｇ、酞菁綠、酞菁藍(lán)ＢＧＳ、大紅ＢＢＮ、艷紅、永固紅Ｆ 3 ＲＫ、永固紅Ｆ 5 ＲＫ和炭黑等顏料 , 各種硫酸鋇、碳酸鈣、高嶺土、滑石粉、云母粉等填料 , 及其不同用量對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料性能的影響。

1 　實(shí)驗(yàn)部分
•  原材料
    本試驗(yàn)選擇 50 ∶ 50 聚酯環(huán)氧粉末涂料配方 , 聚酯樹(shù)脂選用高酸值 (72 ｍｇＫＯＨ / ｇ ) 樹(shù)脂 , 環(huán)氧樹(shù)脂選用環(huán)氧值 0 12 的Ｅ -12 樹(shù)脂。消光粉末涂料選用聚酯樹(shù)脂 ( 酸值為 33 ｍｇＫＯＨ / ｇ ) 、Ｅ -12 環(huán)氧樹(shù)脂和環(huán)脒酸酐消光固化劑體系。在上述 2 個(gè)體系中都使用流平劑 (503) 、光亮劑 (701) 和安息香等助劑 , 然后改變顏填料品種和填料用量。
1.2 　試驗(yàn)設(shè)備
    30 ｍｍ雙螺桿擠出機(jī) ; 小型高速微細(xì)粉碎機(jī) ; 粉末涂料膠化時(shí)間和熔融水平流動(dòng)性測(cè)定儀 ; ＴＣ - ＰＥＡ全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì) ; 高壓靜電粉末噴涂設(shè)備 ; ＷＧＧ 60 光澤度儀等。
1.3 　試驗(yàn)方法
      按配方稱(chēng)取 300 ｇ原料 , 經(jīng)預(yù)混合 , 用Φ 30 ｍｍ擠出機(jī)熔融擠出混合 , 壓片冷卻 , 然后用小型高速微細(xì)粉碎機(jī)粉碎 , 用 180 目標(biāo)準(zhǔn)篩過(guò)篩 , 制得粉末涂料。測(cè)定粉末涂料的膠化時(shí)間和熔融水平流動(dòng)性。采用高壓靜電粉末噴涂設(shè)備 , 在 50 ｋＶ電壓下將粉末涂料靜電噴涂在 0 5 ｍｍ冷軋鋼板上 , 有光粉末涂料在 180 ℃固化 15 ｍｉｎ , 消光粉末涂料在 190 ℃固化 15 ｍｉｎ , 冷卻后在室溫下測(cè)定涂膜性能。

2 　結(jié)果與討論
2.1 　不同型號(hào)鈦白粉的影響鈦
     白粉是白色聚酯環(huán)氧粉末涂料常用的白色顏料。選擇常用的白色聚酯環(huán)氧粉末涂料配方 , 對(duì)不同類(lèi)型的鈦白粉Ａ 0101 、Ｒ 940 、Ｒ 902 、Ｒ 244 、Ｒ 930 和Ｒ 706 進(jìn)行比較試驗(yàn) , 其結(jié)果見(jiàn)表 1 。
　 注 : 鈦白粉用量為 24%, 填料為沉淀硫酸鋇 , 顏填料用量為 30% 。
　　 由表 1 可見(jiàn) , 不同類(lèi)型的鈦白粉 , 由于制造工藝、晶型和表面處理方法不同 , 它們的化學(xué)成分和性質(zhì)不同, 對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的化學(xué)反應(yīng)活性和分散性影響不同 , 對(duì)粉末涂料的膠化時(shí)間和熔融水平流動(dòng)性有明顯的影響 , 對(duì)涂膜的流動(dòng)性、光澤、色差和耐沖擊性也有影響。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明 , 銳鈦型鈦白粉 ( Ａ 0101) 配制的粉末涂料比金紅石型 ( Ｒ型 ) 鈦白粉配制的粉末涂料活性大 , 膠化時(shí)間短 , 熔融水平流動(dòng)性小 , 涂膜平整性差 , 光澤低。金紅石型鈦白粉之間的技術(shù)指標(biāo)也有明顯的差別。因此 , 根據(jù)粉末涂料性能的要求 , 選擇能夠滿(mǎn)足粉末涂料和涂膜性能要求的鈦白粉品種是很重要的。試驗(yàn)還表明 , 消光聚酯環(huán)氧樹(shù)脂粉末涂料中 , 銳鈦型鈦白粉比金紅石型鈦白粉更易使涂膜變色或泛黃, 因此這種涂料體系最好使用金紅石型鈦白粉。
2 　顏料品種的影響為
    了比較不同顏料品種對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料和涂膜性能的影響 , 以鈦白、中鉻黃、鐵綠、鐵紅、鐵黃為一組 , 以耐曬黃Ｇ、酞菁綠、酞菁藍(lán)ＢＧＳ、大紅ＢＢＮ、艷紅、永固紅Ｆ 3 ＲＫ和永固紅Ｆ 5 ＲＫ為另一組進(jìn)行試驗(yàn) , 其結(jié)果分別見(jiàn)表 2 和表 3 。
3 　有機(jī)顏料對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的影響
    對(duì)比性能耐曬黃Ｇ酞菁綠酞菁藍(lán)ＢＧＳ大紅ＢＢＮ艷紅永固紅Ｆ 3 ＲＫ　永固紅Ｆ 5 ＲＫ顏料用量 /%2 12 12 12 12 12 12 1 顏
填料用量 /%30 330 330 330 330 330 330 3
膠化時(shí)間 (180 ℃ )/ ｓ 194205180196254186193
熔融水平流動(dòng)性 ( 180 ℃ )/ ｍｍ 2
膜外觀(guān)
　表 2 、 3 結(jié)果表明 , 各種顏料對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料反應(yīng)活性有不同的影響 , 而且顏料的吸油量和分散性的差別影響到粉末涂料的熔融水平流動(dòng)性和涂膜的流平性、光澤和耐沖擊性。因此 , 在粉末涂料配方設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮顏料對(duì)粉末涂料和涂膜性能的影響。另外 , 炭黑也是常用的黑色顏料。選擇高耐磨炭黑、日本ＭＡ -100 炭黑、高色素炭黑、德國(guó)ＸＰＢ 90 炭黑等進(jìn)行試驗(yàn) , 結(jié)果表明 : 不同品種的炭黑對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的膠化時(shí)間、熔融水平流動(dòng)性沒(méi)有明顯的影響 , 對(duì)涂膜的外觀(guān)、光澤和耐沖擊性也沒(méi)有明顯的影響 , 只是對(duì)色差有明顯影響。
2 .3 　填料品種的影響
    填料是聚酯環(huán)氧粉末涂料的重要組分之一 , 除了白色粉末涂料外 , 大部分有色粉末涂料中 , 填料用量高于顏料用量 , 填料對(duì)粉末涂料和涂膜性能的影響也不可忽視。
2 .3.1 　填料品種的影響
    選擇沉淀硫酸鋇、消光硫酸鋇、輕質(zhì)碳酸鈣、消光重質(zhì)碳酸鈣、超細(xì)高嶺土、滑石粉和云母粉 , 對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料體系和涂膜性能的影響進(jìn)行比較 , 其結(jié)果見(jiàn)表 4。
    填料品種對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的影響對(duì)比性能沉淀硫酸鋇消光硫酸鋇輕質(zhì)碳酸鈣消光重質(zhì)碳酸鈣超細(xì)高嶺土滑石粉云母粉填料用量 /%26 026 026 026 026 026 026 0 顏填料用量 /%32 832 832 832 832 832 832 8 膠化時(shí)間 (180 ℃ )/ ｓ 120127129137128141145 熔融水平流動(dòng)性 (180 ℃ )/ ｍｍ 25 6-24 525 726 518 026 1 涂膜外觀(guān)　光亮 , 豐滿(mǎn) , 輕微桔紋較平整　豐滿(mǎn) , 輕微桔紋很平整　較平整　砂紋　較平整　 60 °光澤 98 866 992 670 970 959 457 7 耐沖擊性 / ｃｍ　 50, 通過(guò)正反沖擊　 50, 通過(guò)正反沖擊　 50, 通過(guò)正沖擊 , 未通過(guò)反沖擊 50, 通過(guò)正反沖擊　 50, 通過(guò)正反沖擊　 50, 通過(guò)正沖擊 , 未通過(guò)反沖擊 50, 通過(guò)正沖擊 , 未通過(guò)反沖擊鉛筆硬度 2 Ｈ 2 Ｈ 3 Ｈ 3 Ｈ 4 Ｈ 4 Ｈ 5 Ｈ　　注 : 該涂料配方為藍(lán)色 , 顏料為鈦白粉和酞菁藍(lán) , 填料為單一品種。　　由表 4 可見(jiàn) : 填料品種對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的膠化時(shí)間和熔融水平流動(dòng)性有明顯的影響 ; 對(duì)涂膜的流平性、光澤、耐沖擊性和鉛筆硬度也有明顯影響。其主要原因是填料的化學(xué)組成不同 , 密度、硬度、粒度分布和吸油量等物理性質(zhì)不同 , 這將影響聚酯環(huán)氧粉末涂料的反應(yīng)活性和熔融粘度 , 同時(shí)也影響涂膜的流平性、光澤、耐沖擊性和鉛筆硬度等性能。因此 , 在設(shè)計(jì)粉末涂料配方時(shí) , 根據(jù)粉末涂料和涂膜性能的要求 , 選擇合適的填料品種也是很重要的。
2.3.2 　不同硫酸鋇的影響硫酸鋇是價(jià)格便宜、化學(xué)穩(wěn)定性好、分散性好的填料 , 是各種粉末涂料最常用的填料品種。選用超細(xì)硫酸鋇、沉淀硫酸鋇、消光硫酸鋇、不同粒度分布硫酸鋇等 9 個(gè)品種對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的影響進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明 , 不同廠(chǎng)家、不同規(guī)格的硫酸鋇對(duì)粉末涂料膠化時(shí)間和熔融水平流動(dòng)性的影響較小 , 對(duì)涂膜色差的影響也較小 , 而對(duì)涂膜的流平性和光澤的影響較大 ; 超細(xì)和沉淀硫酸鋇的光澤均在 95% 以上 , 消光硫酸鋇的光澤只有 67% 。這一結(jié)果表明 , 有的硫酸鋇品種適合于高光澤粉末涂料 , 有的硫酸鋇品種適用于低光澤粉末涂料。一般來(lái)說(shuō) , 沉淀硫酸鋇的松密度小 , 白度高 , 分散性好 , 涂膜光澤高 ; 用重晶石加工的硫酸鋇松密度大 , 顏色較深 , 分散性差 , 涂膜光澤低 , 消光性好 , 但是經(jīng)過(guò)增白處理和超細(xì)加工后白度得到提高 , 涂膜的光澤也得到提高。因此 , 根據(jù)粉末涂膜外觀(guān)和光澤要求 , 選擇硫酸鋇品種是必要的。
2.3.3 　不同碳酸鈣的影響碳酸鈣也是聚酯環(huán)氧粉末涂料常用的密度較小的填料 , 主要品種是由石灰石制造的輕質(zhì)碳酸鈣和方解石制造的重質(zhì)碳酸鈣。研究了超細(xì)活性碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、高光重質(zhì)碳酸鈣和消光重質(zhì)碳酸鈣等品種對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的影響。其試驗(yàn)結(jié)果表明 , 碳酸鈣的品種對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料膠化時(shí)間和熔融水平流動(dòng)性有一定的影響 ; 對(duì)涂膜色差的影響比硫酸鋇小得多 , 但是對(duì)涂膜的流平性、光澤和耐沖擊性有明顯影響 , 其中消光重質(zhì)碳酸鈣的消光效果比較明顯 ( 光澤只有 71%), 而且重質(zhì)碳酸鈣的涂膜耐沖擊性 ( 通過(guò)正反沖擊 50 ｃｍ ), 明顯比輕質(zhì)碳酸鈣 ( 只通過(guò)正沖擊 50 ｃｍ ) 好。其主要原因是重質(zhì)碳酸鈣的密度大 , 涂膜中的填料體積濃度小。因此 , 在配方設(shè)計(jì)中 , 根據(jù)涂膜性能的要求選擇碳酸鈣的品種也是很重要的。
2.3.4 　不同填料對(duì)消光粉末涂料的影響選用超細(xì)硫酸鋇、消光硫酸鋇和超細(xì)高嶺土分別配制消光聚酯環(huán)氧粉末涂料 , 聚酯樹(shù)脂酸值為 33 ｍｇＫＯＨ / ｇ。不同填料對(duì)消光粉末涂料性能的影響見(jiàn)表 5 。表 5 　不同填料對(duì)消光聚酯環(huán)氧粉末涂料的影響　對(duì)比性能超細(xì)硫酸鋇消光硫酸鋇超細(xì)高嶺土熔融水平流動(dòng)性　 (180 ℃ )/ ｍｍ 18 5 23 5 20 4 　涂膜外觀(guān)很平整很平整很平整耐沖擊性 / ｃｍ　 50, 通過(guò)正反沖擊 50, 通過(guò)正反沖擊 50, 通過(guò)正反沖擊 60 °光澤 9 817 619 6 　　注 : 該涂料配方為藍(lán)色 , 消光劑為環(huán)脒酸酐 , 填料用量為 24 7%, 顏填料用量為 31 2% 。由表 5 可見(jiàn) : 在消光聚酯環(huán)氧粉末涂料中 , 選用超細(xì)硫酸鋇配制粉末涂料的光澤 , 反而比消光性強(qiáng)的消光硫酸鋇和超細(xì)高嶺土配制的粉末涂料的光澤低。這一結(jié)果表明 , 在消光聚酯環(huán)氧粉末涂料體系中 , 其 03 南仁植等 : 顏填料對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的影響
    消光作用是 2 種不同固化反應(yīng)速度的成膜物之間的化學(xué)反應(yīng)差異和相容性不好而產(chǎn)生的 , 在此消光填料起不到明顯的消光作用。

2.4 　填料用量的影響以沉淀硫酸鋇為填料 , 其不同用量對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的影響見(jiàn)表 6 。表 6 　沉淀硫酸鋇不同用量對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的影響　對(duì)　比　性　能沉　淀　硫　酸　鋇　用　量 /%20 226 031 537 042 4 顏填料用量 /%27 832 837 842 847 8 膠化時(shí)間 (180 ℃ )/ ｓ 122120127122115 熔融水平流動(dòng)性 (180 ℃ )/ ｍｍ 26 225 619 316 815 5 涂膜外觀(guān)　光亮 , 豐滿(mǎn) , 輕微桔紋光亮 , 豐滿(mǎn) , 輕微桔紋光亮 , 豐滿(mǎn) , 明顯桔紋小皺紋　小皺紋　 60 °光澤 98 598 898 684 557 3 耐沖擊性 / ｃｍ　 50, 通過(guò)正反沖擊 50, 通過(guò)正反沖擊 50, 通過(guò)正反沖擊 50, 通過(guò)正沖擊 , 未通過(guò)反沖擊 50, 通過(guò)正沖擊 , 未通過(guò)反沖擊色差 ( ΔＥ )65 2064 9064 9564 6864 17
　　注 : 該涂料配方為藍(lán)色 , 顏料為鈦白粉和酞菁藍(lán)?！　∮杀?6 可見(jiàn) , 不同沉淀硫酸鋇用量對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的膠化時(shí)間沒(méi)有明顯影響 , 但是對(duì)粉末涂料的熔融水平流動(dòng)性的影響很大 , 隨其用量的增大 , 涂膜的熔融水平流動(dòng)性變小 , 流平性變差 , 光澤下降 , 耐沖擊性也變差 , 對(duì)涂膜色差也有一定影響。這一結(jié)果表明 , 填料用量對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料和涂膜性能影響很大。因此根據(jù)粉末涂料和涂膜性能要求 , 選擇合適的填料用量是粉末涂料配方設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮的重要因素之一。
3 　結(jié)　語(yǔ)
     (1) 不同規(guī)格鈦白粉和各種彩色顏料對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的膠化時(shí)間和熔融水平流動(dòng)性有明顯的影響 , 對(duì)涂膜的平整性、光澤和耐沖擊性也有明顯的影響。
    (2) 不同填料品種和用量對(duì)聚酯環(huán)氧粉末涂料的膠化時(shí)間和熔融水平流動(dòng)性有一定的影響 , 對(duì)涂膜的流平性、光澤和耐沖擊性也有明顯的影響。在設(shè)計(jì)聚酯環(huán)氧粉末涂料配方時(shí) , 應(yīng)充分考慮顏填料對(duì)粉末涂料和涂膜性能的影響 , 以保證粉末涂料和涂膜的性能要求。