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沉淀硫酸鋇等不同填料對粉末涂料性能的影響

添加時間:2018年07月16日   【字體大。 】 關注:2746

  填料也稱體質顏料。這種顏料的著色力和遮蓋力較小,是白色和無色的超細粉粒。它與著色顏料一起分散在粉末涂料中,用以提高粉末涂料的機械 強度等。且應滿足下列條件。

  (1)不溶于水和有機溶劑,有很好的分散性,無色或白色,不含雜質的超細粉粒;

  (2)耐酸、耐堿、耐候性好;

  (3)成本低。

  在粉末涂料中常用的填料品種有沉淀硫酸鋇、重晶石粉、輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、高嶺土、滑石粉、膨潤土、沉淀二氧化硅、云母粉、石英粉和硅微粉等。

  每種填料在粉末涂料配方中所起的作用不盡相同,本文探討了沉淀硫酸鋇、云母粉、空心玻璃微珠和納米氧化硅這四種填料對粉末涂料產(chǎn)品性能的影響。

  以下四種填料本身的性能

  2.1沉淀硫酸鋇

  沉淀硫酸鋇化學成份為BaSO4,晶體屬正交晶系的硫酸鹽礦物。常呈厚板狀或柱狀晶體,多為致密塊狀或板狀、粒狀集合體。質純時無色透明,條痕白色,玻璃光澤,透明至半透明。三組解理完全,夾角等于或近于90°。摩氏硬度為3~3.5,比重為4.0~4.6。

  在粉末涂料方面,沉淀硫酸鋇能增強粉末涂料的流平性和保光性,并且與所有的色料有較好的兼容性。可使粉末涂料在噴涂工藝中達到理想的涂膜厚度,且上粉率高。

  2.2云母粉

  絹云母屬云母類礦物,是一種片狀細粒白云母。結構呈二八面體,即由兩層硅氧四面體和一層鋁氧八面體構成,四面體的活性氧與附加陰離子位于兩層六面網(wǎng)中央,構成活性結晶水基團。解理完全,可劈成極薄的片狀,徑厚比大。絹云母晶體化學成份為K0.5—1(Al,F(xiàn)e,Mg)2(SiA1)4O10(OH)2nH2O,具有絲絹光澤,徑厚比>80,呈白色或淺灰白色,比重為2.6~2.7,硬度為2~3,富有彈性,可彎曲。耐高溫,耐化學品腐蝕性強,對紫外線具有極佳的屏蔽作用。它的細磷片狀結晶體結構可提高涂層的致密性,防止水分滲入。

  絹云母的化學結構與高嶺土相近,兼具了云母類礦物和粘土礦物的多種特點。其應用于涂料中,可大幅提高涂膜的耐候性,抗透水性,增強涂膜的附著力和強度,改善涂膜的表觀。同時染料粒子易進入絹云母粉的晶格層間,從而保持顏色長久不褪色。此外絹云母粉還具有抗藻防霉的功能,國外常用于船舶和海洋涂料。因此,絹云母粉對涂料而言是一種價格性能比優(yōu)異的多功能填料。

  2.3空心玻璃微珠

  空心玻璃微珠是一種微小、中空的圓球狀粉末,密度在0.1g/cm3~0.5g/cm3之間,粒徑可根據(jù)需要在1~500微米之間選擇。具有重量輕、體積大、導熱系數(shù)低、抗壓強度高、絕緣、自潤滑、隔音、不吸水、耐火、耐腐蝕、防輻射、無毒,以及分散性、流動性、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。空心玻璃微珠可直接填充于絕大部分類型的熱固性、熱塑性樹脂產(chǎn)品中。在粉末涂料中應用時,空心玻璃微珠可以起到以下作用。

  (1)隔熱、絕緣、吸水率低。空心玻璃微珠的內(nèi)部是真空或稀薄氣體,與環(huán)氧樹脂存在密度及導熱系數(shù)差,所以它具有隔熱的特性,是耐高溫粉末涂料的極佳填充劑。微珠的隔熱特性還可減輕因粉末涂層經(jīng)受急熱和急冷而引起的熱沖擊。極低的吸水率使粉末涂料可以長期貯存。

  (2)可改善粉末涂層的物理機械性能。空心玻璃微珠填料可增加粉末涂料的硬度和剛度。但抗沖擊性能下降,下降的多少與對中空玻璃微珠的表面處理有關。如選用正確的偶聯(lián)劑進行預處理,可減少對材料抗沖擊性能的影響。

  (3)吸油率低。與常規(guī)填充材料碳酸鈣相比,空心玻璃微珠的吸油量更低。不同型號空心玻璃微珠每100g的吸油率在7mg~50mg之間,而每100g輕質碳酸鈣的吸油率高達120mg~130mg,重質碳酸鈣也高達50mg~60mg。這種低吸油率的填充材料在生產(chǎn)過程中變相地增加了填充量降低了綜合成本。

  2.4納米氧化硅

  納米氧化硅是一種重要的高科技超微細無機新材料。因其具有粒徑很小、比表面積大、表面吸附力強、表面能大、化學純度高、分散性能好、穩(wěn)定性好等,在眾多學科及領域內(nèi)具優(yōu)點,有著不可取代的作用。納米二氧化硅俗稱“超微細白炭黑”,作為添加劑、催化劑載體廣泛用于各行業(yè)中。

  將納米氧化硅添加到環(huán)氧樹脂的基體粉末涂料中,在結構上會完全不同于用粗晶SiO2。添加的環(huán)氧粉末涂料。粗晶SiO2一般作為補強劑加入,主要分布在高分子材料的鏈中間,而納米氧化硅由于表面嚴重的配位不足、龐大的比表面積以及表面欠氧等特點,使它表現(xiàn)出極強的活性,很容易和環(huán)氧環(huán)狀分子的氧起鍵合作用,提高了分子間的鍵力。同時尚有一部分納米氧化硅顆粒仍然分布在高分子鏈的空隙中,與粗晶SiO2。顆粒相比較,表現(xiàn)出很高的流漣性,從而大幅度提高添加了納米氧化硅的環(huán)氧粉末涂料涂層的強度和韌性。此外,納米氧化硅的加入還可以提高涂層的耐磨性、抗老化性能,并改善涂層表面的光潔度。由于納米氧化硅是一種松散、無定形的粉狀物體,將它加入粉末涂料體系中可以防止粉料在夏天的高溫下結團,延長粉末涂料產(chǎn)品的貯存期。在生產(chǎn)過程中,最好采用外加的方法。

  沉淀硫酸鋇、云母粉、空心玻璃微珠、納米氧化硅這四種填料在粉末涂料生產(chǎn)中經(jīng)常用到。單獨用沉淀硫酸鋇做填料時涂層的韌性比較好,涂層表面的色澤較飽滿,自然暴曬時的保色性能也較好;用沉淀硫酸鋇、云母粉、空心玻璃微珠做復配填料時,涂層的耐水煮性能及耐海水滲透性能較好;納米氧化硅的加入對粉末涂料性能的影響并不明顯,這有可能與納米材料容易團聚,實際使用時不能保持納米性能有關。在粉末涂料配方設計時,可根據(jù)客戶對產(chǎn)品性能要求選擇不同填料,以達到不錯的效果。

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