作者：徐永華，周峰，傅俊祥 （江西廣源化工有限責(zé)任公司，江西吉安 331500 ）
摘要: 本文對(duì)比研究了不同細(xì)度碳酸鈣和硫酸鋇在聚酯粉末涂料中應(yīng)用情況。 結(jié)果顯示，硫酸鋇的加工性能與漆膜光澤度顯著優(yōu)于重質(zhì)碳酸鈣。因此，在高光 澤聚酯粉末涂料的應(yīng)用中，硫酸鋇優(yōu)于重鈣，而重鈣適合應(yīng)用于低光澤聚酯粉末 涂料。
關(guān)鍵詞：碳酸鈣；硫酸鋇；細(xì)度；粉末涂料
引言
粉末涂料是一種新型的不含溶劑 100%固體粉末狀涂料。具有無(wú)溶劑、無(wú)污 染、可回收、環(huán)保、節(jié)省能源和資源、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和涂膜機(jī)械強(qiáng)度高等特點(diǎn)。 隨著人們的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，粉末涂料備受關(guān)注。作為粉末涂料的重要組成部 分，填料的性質(zhì)也開(kāi)始引起了人們的重視【1，2】 。
一般來(lái)說(shuō)填料應(yīng)該具備以下性質(zhì)(1) 不溶于水和有機(jī)溶劑，有很好的分散性， 無(wú)色或白色，不含各種雜質(zhì)的超細(xì)粉粒;(2) 耐酸、耐堿、耐候性好;(3) 成本低， 但不降低涂膜各項(xiàng)性能。硫酸鋇優(yōu)于具有以上一系列優(yōu)異的性能，因此成為傳統(tǒng) 粉末涂料行業(yè)中使用量最大的一種填料。但是隨著歐盟將硫酸鋇歸入重金屬檢測(cè) 范疇，出口粉末涂料中硫酸鋇的使用將會(huì)受到極大地限制【3，4】。碳酸鈣是涂料中 應(yīng)用最廣泛的體質(zhì)顏料，具有價(jià)廉易得，產(chǎn)品化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等一系列優(yōu)點(diǎn)【1，2】 。
而重質(zhì)碳酸鈣經(jīng)過(guò)超細(xì)化后具有的一定功能性，因此在某些領(lǐng)域成為替代粉末涂 料中硫酸鋇的不二選擇【5，6，7】。本文選取不同細(xì)度的重質(zhì)碳酸鈣和硫酸鋇通過(guò)在 聚酯粉末涂料中應(yīng)用情況進(jìn)行比較，詳細(xì)研究了重質(zhì)碳酸鈣和超細(xì)硫酸鋇對(duì)聚酯 粉末涂料涂膜的光澤度、白度、對(duì)比率、鉛筆硬度、附著力等性質(zhì)的影響。
1、實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)原料
聚酯樹(shù)脂（安徽神劍）、TGIC（牛塘化工）、鈦白粉 R-902(杜邦)、超細(xì)硫酸 鋇、超細(xì)重鈣（廣源化工）、流平劑 GLP-558（寧波南海）、光亮劑 GLP-701（寧 波南海）、安息香（寧波南海）。
1.2主要儀器及設(shè)備
掃描電鏡：ΣIGMA 型，蔡司場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡；粒度分析儀：3000E 型，馬 爾文儀器有限公司；反射率測(cè)定儀：C84‐III 型，上海現(xiàn)代；光澤度儀：CZ‐II 型， 天津世博；涂膜鉛筆劃痕硬度儀，天津中環(huán)；白度儀：WSB‐X，杭州大成；漆膜 劃格儀：QFH，天津中環(huán)。
1.3實(shí)驗(yàn)配方
1.4實(shí)驗(yàn)工藝
高混 10min--熔融擠出（一區(qū)溫度 100℃，二區(qū)溫度 135℃，熔體溫度 125℃） --行星磨粉碎 15min--靜電噴涂--200℃下 30min 烘烤【7】 。
1.5性能測(cè)試
光澤度測(cè)試：按 GB/T 9754-2007 進(jìn)行；
白度測(cè)試：按 GB/T 1729-1979 進(jìn)行；
對(duì)比率：按 GB/T1726-1979 進(jìn)行；
鉛筆硬度測(cè)試：按 GB/T 6739-2006 進(jìn)行；
附著力測(cè)試：按 GB/T 9286-1998 進(jìn)行。
2 結(jié)果與分析
2.1填料的物理性能
按 HG/T3249.2-2013 和 GB/T2899-2008標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試了 10 種超細(xì)硫酸鋇和重質(zhì) 碳酸鈣基本物理性能指標(biāo)，測(cè)試結(jié)果如表 2 所示。
表 2 不同填料的物理性能測(cè)試結(jié)果
由圖 1 可知，粉體白度與礦的種類和白度相關(guān)，填料的白度隨著細(xì)度的增加 呈現(xiàn)一定程度的提升，表中 3000 目重鈣和 6000 目重鈣的白度較低的原因可能是 因?yàn)槠錇闈穹óa(chǎn)品，在烘干時(shí)采用燒煤的熱蒸汽烘干，對(duì)粉體的白度會(huì)有一定的 程度的降低，同等規(guī)格情況下，硫酸鋇的白度明顯低于碳酸鈣。
填料的種類及細(xì)度與白度的關(guān)系
由圖 2 可知，填料的吸油量隨著粉體細(xì)度的增加而逐漸增加，在同等細(xì)度情 況下，硫酸鋇的吸油量顯著低于重鈣。
圖 2 填料的種類及細(xì)度與吸油量的關(guān)系。
圖 3 為 6000 目的硫酸鋇（a）與重鈣（b）粉體的掃描電鏡照片。從圖可知， 二者粒徑分布相似，形貌均為近似球狀的顆粒，無(wú)顯著區(qū)別。
6000 目的硫酸鋇（a）與重鈣（b）粉體的 SEM 照片
將上述 10 種填料按照表 1 中的配方進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過(guò)觀察產(chǎn)品的加工性能及 測(cè)定漆膜的光澤度、白度、對(duì)比率、鉛筆硬度、附著力等指標(biāo)進(jìn)行比較，以此判 定不同填料在其中的應(yīng)用效果，具體結(jié)果如下：
從生產(chǎn)過(guò)程來(lái)看，在其他參數(shù)不變的情況下，硫酸鋇的下料速度明顯優(yōu)于重 質(zhì)碳酸鈣，究其原因可能是由于硫酸鋇的比重（4.0）遠(yuǎn)高于碳酸鈣（2.7）。
最終制得的聚酯粉末涂料的漆膜各項(xiàng)性能指標(biāo)見(jiàn)表 3。
由表 3 可以看出，填 料的種類和細(xì)度對(duì)漆膜硬度和附著力沒(méi)有影響，漆膜硬度都為 2H，附著力評(píng)級(jí) 都是 0 級(jí)。
表 3 不同填料對(duì)漆膜性能的影響（表 3 數(shù)據(jù)為 5 次平行測(cè)量的平均值）
不同細(xì)度重鈣和硫酸鋇對(duì)漆膜光澤的影響
由圖 4 可以看出，同種填料的情況下，填料的細(xì)度對(duì)于漆膜的光澤起主導(dǎo)作 用，在一定程度上，填料越細(xì)，漆膜的光澤度越高；采用濕法工藝生產(chǎn)的超細(xì)硫酸鋇（GY-6000、GY-8000）其光澤度明顯優(yōu)于干法生產(chǎn)的產(chǎn)品，究其原因可能是由于采用濕法研磨，產(chǎn)品細(xì)度得到明顯提升，小于 2μm 的顆粒比較多，形成的漆膜更加致密造成的。
不同細(xì)度重鈣和硫酸鋇對(duì)漆膜白度的影響
由圖 5 可以看出，同種填料，其漆膜的白度與其填料本身的白度呈現(xiàn)很好的 正相關(guān)性，一般填料本身的白度好，最終的漆膜白度也會(huì)更好，如碳酸鈣中 CC-1500 本身的白度是最高的，而最終漆膜白度也是其最好；但是對(duì)于不同填料 而言則不可單純的以填料本身的白度來(lái)判定最終漆膜的白度，比如 GY-8000 的白 度僅為 90.72°，但是其最終漆膜的白度確達(dá) 75.66，比重鈣 CC-1500（白度 95.8°） 的漆膜白度（75.64°）還高。整體而言，采用濕法工藝生產(chǎn)的超細(xì)硫酸鋇其雖 然填料本身的白度不是非常高，但最終的漆膜白度比較高。
不同細(xì)度重鈣和硫酸鋇對(duì)漆膜對(duì)比率的影響
由表 5 可以看出，重鈣的漆膜的對(duì)比率隨著碳酸鈣細(xì)度的增加整體上呈現(xiàn)一 種先上升后下降的趨勢(shì)，在 1250-1500 目區(qū)間達(dá)到最佳遮蓋效果；而硫酸鋇的對(duì) 比率與細(xì)度則呈現(xiàn)一種比較明顯正相關(guān)關(guān)系，隨著細(xì)度的提高，漆膜的對(duì)比率呈 現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì)，且 GY-8000 的對(duì)比率是所有這十種填料中遮蓋力最好的一種。
結(jié)語(yǔ)
綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，使用超細(xì)硫酸鋇作為填料時(shí)其加工性能好，下 料速度快。相同細(xì)度下，硫酸鋇的漆膜光澤度優(yōu)于重鈣，對(duì)高目數(shù)產(chǎn)品更加顯著。 采用濕法工藝生產(chǎn)的硫酸鋇光澤度明顯優(yōu)于干法工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品。同種填料而言， 漆膜的白度與填料本身的白度呈現(xiàn)很好的正相關(guān)性，但是不同填料之間則不能以填料的白度來(lái)判定漆膜的白度。
重鈣的對(duì)比率隨著細(xì)度的提升呈現(xiàn)先上升后下降 的趨勢(shì)，而硫酸鋇則呈現(xiàn)單調(diào)的上升趨勢(shì)。此外，不同種類的填料對(duì)于聚酯粉末 涂料漆膜的鉛筆硬度和附著力沒(méi)有直接的影響。因此，在高光澤聚酯粉末涂料中， 硫酸鋇優(yōu)于重鈣，重鈣適合應(yīng)用于低光澤聚酯粉末涂料。
參考文獻(xiàn):
【1】 李敏,張曉瑩.硫酸鈣粉體填料在涂料中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代涂料和涂裝，2012， 5：1-3.
【2】 陳東方，晁兵. 粉末涂料的粉體質(zhì)量及其控制[J].涂料與電鍍，2009，2：1-4.
【3】 鐘江海，黃偉雄，羅艷平，鄒正懷.碳酸鈣在粉末涂料中的應(yīng)用[J].涂料 工業(yè)，2014,34:1-2.
【4】 張東華，顧若楠，金林峰，張俊.碳酸鈣在粉末涂料中的應(yīng)用[J].應(yīng)用技 術(shù)，2011（4）
【5】 張東華.粉末涂料用改性碳酸鈣的表面處理與涂膜性能[J].上海涂料， 2006，4:44-2
【6】 周銘，侯翠紅.碳酸鈣在涂料中的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)非金屬礦 工業(yè)導(dǎo)刊，2006,2:1-2.
【7】 李海濱、鄒儉生、彭鶴松、徐永華、鄒勇.濕法碳酸鈣生產(chǎn)工藝及其在粉 末涂料中的應(yīng)用研究[J].涂料技術(shù)與文摘，2015,36:1-2.
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