研究不同填料在聚酯粉末涂料中的应用对比
作者：徐永华，周峰，傅俊祥 （江西广源化工有限责任公司，江西吉安 331500 ）
摘要: 本文对比研究了不同细度碳酸钙和硫酸钡在聚酯粉末涂料中应用情况。 结果显示，硫酸钡的加工性能与漆膜光泽度显著优于重质碳酸钙。因此，在高光 泽聚酯粉末涂料的应用中，硫酸钡优于重钙，而重钙适合应用于低光泽聚酯粉末 涂料。
关键词：碳酸钙；硫酸钡；细度；粉末涂料
引言
粉末涂料是一种新型的不含溶剂 100%固体粉末状涂料。具有无溶剂、无污 染、可回收、环保、节省能源和资源、减轻劳动强度和涂膜机械强度高等特点。 随着人们的环保意识不断增强，粉末涂料备受关注。作为粉末涂料的重要组成部 分，填料的性质也开始引起了人们的重视【1，2】 。
一般来说填料应该具备以下性质(1) 不溶于水和有机溶剂，有很好的分散性， 无色或白色，不含各种杂质的超细粉粒;(2) 耐酸、耐碱、耐候性好;(3) 成本低， 但不降低涂膜各项性能。硫酸钡优于具有以上一系列优异的性能，因此成为传统 粉末涂料行业中使用量最大的一种填料。但是随着欧盟将硫酸钡归入重金属检测 范畴，出口粉末涂料中硫酸钡的使用将会受到极大地限制【3，4】。碳酸钙是涂料中 应用最广泛的体质颜料，具有价廉易得，产品化学性质稳定等一系列优点【1，2】 。
而重质碳酸钙经过超细化后具有的一定功能性，因此在某些领域成为替代粉末涂 料中硫酸钡的不二选择【5，6，7】。本文选取不同细度的重质碳酸钙和硫酸钡通过在 聚酯粉末涂料中应用情况进行比较，详细研究了重质碳酸钙和超细硫酸钡对聚酯 粉末涂料涂膜的光泽度、白度、对比率、铅笔硬度、附着力等性质的影响。
1、实验部分
1.1实验原料
聚酯树脂（安徽神剑）、TGIC（牛塘化工）、钛白粉 R-902(杜邦)、超细硫酸 钡、超细重钙（广源化工）、流平剂 GLP-558（宁波南海）、光亮剂 GLP-701（宁 波南海）、安息香（宁波南海）。
1.2主要仪器及设备
扫描电镜：ΣIGMA 型，蔡司场发射扫描电镜；粒度分析仪：3000E 型，马 尔文仪器有限公司；反射率测定仪：C84‐III 型，上海现代；光泽度仪：CZ‐II 型， 天津世博；涂膜铅笔划痕硬度仪，天津中环；白度仪：WSB‐X，杭州大成；漆膜 划格仪：QFH，天津中环。
1.3实验配方
1.4实验工艺
高混 10min--熔融挤出（一区温度 100℃，二区温度 135℃，熔体温度 125℃） --行星磨粉碎 15min--静电喷涂--200℃下 30min 烘烤【7】 。
1.5性能测试
光泽度测试：按 GB/T 9754-2007 进行；
白度测试：按 GB/T 1729-1979 进行；
对比率：按 GB/T1726-1979 进行；
铅笔硬度测试：按 GB/T 6739-2006 进行；
附着力测试：按 GB/T 9286-1998 进行。
2 结果与分析
2.1填料的物理性能
按 HG/T3249.2-2013 和 GB/T2899-2008标准测试了 10 种超细硫酸钡和重质 碳酸钙基本物理性能指标，测试结果如表 2 所示。
表 2 不同填料的物理性能测试结果
由图 1 可知，粉体白度与矿的种类和白度相关，填料的白度随着细度的增加 呈现一定程度的提升，表中 3000 目重钙和 6000 目重钙的白度较低的原因可能是 因为其为湿法产品，在烘干时采用烧煤的热蒸汽烘干，对粉体的白度会有一定的 程度的降低，同等规格情况下，硫酸钡的白度明显低于碳酸钙。
填料的种类及细度与白度的关系
由图 2 可知，填料的吸油量随着粉体细度的增加而逐渐增加，在同等细度情 况下，硫酸钡的吸油量显著低于重钙。
图 2 填料的种类及细度与吸油量的关系。
图 3 为 6000 目的硫酸钡（a）与重钙（b）粉体的扫描电镜照片。从图可知， 二者粒径分布相似，形貌均为近似球状的颗粒，无显著区别。
6000 目的硫酸钡（a）与重钙（b）粉体的 SEM 照片
将上述 10 种填料按照表 1 中的配方进行实验，通过观察产品的加工性能及 测定漆膜的光泽度、白度、对比率、铅笔硬度、附着力等指标进行比较，以此判 定不同填料在其中的应用效果，具体结果如下：
从生产过程来看，在其他参数不变的情况下，硫酸钡的下料速度明显优于重 质碳酸钙，究其原因可能是由于硫酸钡的比重（4.0）远高于碳酸钙（2.7）。
最终制得的聚酯粉末涂料的漆膜各项性能指标见表 3。
由表 3 可以看出，填 料的种类和细度对漆膜硬度和附着力没有影响，漆膜硬度都为 2H，附着力评级 都是 0 级。
表 3 不同填料对漆膜性能的影响（表 3 数据为 5 次平行测量的平均值）
不同细度重钙和硫酸钡对漆膜光泽的影响
由图 4 可以看出，同种填料的情况下，填料的细度对于漆膜的光泽起主导作 用，在一定程度上，填料越细，漆膜的光泽度越高；采用湿法工艺生产的超细硫酸钡（GY-6000、GY-8000）其光泽度明显优于干法生产的产品，究其原因可能是由于采用湿法研磨，产品细度得到明显提升，小于 2μm 的颗粒比较多，形成的漆膜更加致密造成的。
不同细度重钙和硫酸钡对漆膜白度的影响
由图 5 可以看出，同种填料，其漆膜的白度与其填料本身的白度呈现很好的 正相关性，一般填料本身的白度好，最终的漆膜白度也会更好，如碳酸钙中 CC-1500 本身的白度是最高的，而最终漆膜白度也是其最好；但是对于不同填料 而言则不可单纯的以填料本身的白度来判定最终漆膜的白度，比如 GY-8000 的白 度仅为 90.72°，但是其最终漆膜的白度确达 75.66，比重钙 CC-1500（白度 95.8°） 的漆膜白度（75.64°）还高。整体而言，采用湿法工艺生产的超细硫酸钡其虽 然填料本身的白度不是非常高，但最终的漆膜白度比较高。
不同细度重钙和硫酸钡对漆膜对比率的影响
由表 5 可以看出，重钙的漆膜的对比率随着碳酸钙细度的增加整体上呈现一 种先上升后下降的趋势，在 1250-1500 目区间达到最佳遮盖效果；而硫酸钡的对 比率与细度则呈现一种比较明显正相关关系，随着细度的提高，漆膜的对比率呈 现明显的上升趋势，且 GY-8000 的对比率是所有这十种填料中遮盖力最好的一种。
结语
综合上述实验结果可以得出，使用超细硫酸钡作为填料时其加工性能好，下 料速度快。相同细度下，硫酸钡的漆膜光泽度优于重钙，对高目数产品更加显著。 采用湿法工艺生产的硫酸钡光泽度明显优于干法工艺生产的产品。同种填料而言， 漆膜的白度与填料本身的白度呈现很好的正相关性，但是不同填料之间则不能以填料的白度来判定漆膜的白度。
重钙的对比率随着细度的提升呈现先上升后下降 的趋势，而硫酸钡则呈现单调的上升趋势。此外，不同种类的填料对于聚酯粉末 涂料漆膜的铅笔硬度和附着力没有直接的影响。因此，在高光泽聚酯粉末涂料中， 硫酸钡优于重钙，重钙适合应用于低光泽聚酯粉末涂料。
参考文献:
【1】 李敏,张晓莹.硫酸钙粉体填料在涂料中的应用[J].现代涂料和涂装，2012， 5：1-3.
【2】 陈东方，晁兵. 粉末涂料的粉体质量及其控制[J].涂料与电镀，2009，2：1-4.
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【4】 张东华，顾若楠，金林峰，张俊.碳酸钙在粉末涂料中的应用[J].应用技 术，2011（4）
【5】 张东华.粉末涂料用改性碳酸钙的表面处理与涂膜性能[J].上海涂料， 2006，4:44-2
【6】 周铭，侯翠红.碳酸钙在涂料中的研究现状与发展趋势[J].中国非金属矿 工业导刊，2006,2:1-2.
【7】 李海滨、邹俭生、彭鹤松、徐永华、邹勇.湿法碳酸钙生产工艺及其在粉 末涂料中的应用研究[J].涂料技术与文摘，2015,36:1-2.
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文章来源： 中外涂料网