摘　要 : 研究了不同型号钛白粉、无机颜料、有机颜料、填料的品种和用量对聚酯环氧粉末涂料的影响 , 为科学合理地设计粉末涂料的配方提供依据。
关键词 : 颜填料 ; 聚酯环氧粉末涂料 ; 配方设计

引　言
    聚酯环氧粉末涂料是我国最主要的粉末涂料产品之一 , 由聚酯树脂、环氧树脂、颜填料和助剂等组成。虽然聚酯树脂和环氧树脂是影响聚酯环氧粉末涂料性能的主要因素 , 但是颜填料对其的影响也不容忽视。本文研究了各种钛白粉、中铬黄、铁绿、铁红、铁黄、耐晒黄Ｇ、酞菁绿、酞菁蓝ＢＧＳ、大红ＢＢＮ、艳红、永固红Ｆ 3 ＲＫ、永固红Ｆ 5 ＲＫ和炭黑等颜料 , 各种硫酸钡、碳酸钙、高岭土、滑石粉、云母粉等填料 , 及其不同用量对聚酯环氧粉末涂料性能的影响。

1 　实验部分
•  原材料
    本试验选择 50 ∶ 50 聚酯环氧粉末涂料配方 , 聚酯树脂选用高酸值 (72 ｍｇＫＯＨ / ｇ ) 树脂 , 环氧树脂选用环氧值 0 12 的Ｅ -12 树脂。消光粉末涂料选用聚酯树脂 ( 酸值为 33 ｍｇＫＯＨ / ｇ ) 、Ｅ -12 环氧树脂和环脒酸酐消光固化剂体系。在上述 2 个体系中都使用流平剂 (503) 、光亮剂 (701) 和安息香等助剂 , 然后改变颜填料品种和填料用量。
1.2 　试验设备
    30 ｍｍ双螺杆挤出机 ; 小型高速微细粉碎机 ; 粉末涂料胶化时间和熔融水平流动性测定仪 ; ＴＣ - ＰＥＡ全自动测色色差计 ; 高压静电粉末喷涂设备 ; ＷＧＧ 60 光泽度仪等。
1.3 　试验方法
      按配方称取 300 ｇ原料 , 经预混合 , 用Φ 30 ｍｍ挤出机熔融挤出混合 , 压片冷却 , 然后用小型高速微细粉碎机粉碎 , 用 180 目标准筛过筛 , 制得粉末涂料。测定粉末涂料的胶化时间和熔融水平流动性。采用高压静电粉末喷涂设备 , 在 50 ｋＶ电压下将粉末涂料静电喷涂在 0 5 ｍｍ冷轧钢板上 , 有光粉末涂料在 180 ℃固化 15 ｍｉｎ , 消光粉末涂料在 190 ℃固化 15 ｍｉｎ , 冷却后在室温下测定涂膜性能。

2 　结果与讨论
2.1 　不同型号钛白粉的影响钛
     白粉是白色聚酯环氧粉末涂料常用的白色颜料。选择常用的白色聚酯环氧粉末涂料配方 , 对不同类型的钛白粉Ａ 0101 、Ｒ 940 、Ｒ 902 、Ｒ 244 、Ｒ 930 和Ｒ 706 进行比较试验 , 其结果见表 1 。
　 注 : 钛白粉用量为 24%, 填料为沉淀硫酸钡 , 颜填料用量为 30% 。
　　 由表 1 可见 , 不同类型的钛白粉 , 由于制造工艺、晶型和表面处理方法不同 , 它们的化学成分和性质不同, 对聚酯环氧粉末涂料的化学反应活性和分散性影响不同 , 对粉末涂料的胶化时间和熔融水平流动性有明显的影响 , 对涂膜的流动性、光泽、色差和耐冲击性也有影响。试验数据表明 , 锐钛型钛白粉 ( Ａ 0101) 配制的粉末涂料比金红石型 ( Ｒ型 ) 钛白粉配制的粉末涂料活性大 , 胶化时间短 , 熔融水平流动性小 , 涂膜平整性差 , 光泽低。金红石型钛白粉之间的技术指标也有明显的差别。因此 , 根据粉末涂料性能的要求 , 选择能够满足粉末涂料和涂膜性能要求的钛白粉品种是很重要的。试验还表明 , 消光聚酯环氧树脂粉末涂料中 , 锐钛型钛白粉比金红石型钛白粉更易使涂膜变色或泛黄, 因此这种涂料体系最好使用金红石型钛白粉。
2 　颜料品种的影响为
    了比较不同颜料品种对聚酯环氧粉末涂料和涂膜性能的影响 , 以钛白、中铬黄、铁绿、铁红、铁黄为一组 , 以耐晒黄Ｇ、酞菁绿、酞菁蓝ＢＧＳ、大红ＢＢＮ、艳红、永固红Ｆ 3 ＲＫ和永固红Ｆ 5 ＲＫ为另一组进行试验 , 其结果分别见表 2 和表 3 。
3 　有机颜料对聚酯环氧粉末涂料的影响
    对比性能耐晒黄Ｇ酞菁绿酞菁蓝ＢＧＳ大红ＢＢＮ艳红永固红Ｆ 3 ＲＫ　永固红Ｆ 5 ＲＫ颜料用量 /%2 12 12 12 12 12 12 1 颜
填料用量 /%30 330 330 330 330 330 330 3
胶化时间 (180 ℃ )/ ｓ 194205180196254186193
熔融水平流动性 ( 180 ℃ )/ ｍｍ 2
膜外观
　表 2 、 3 结果表明 , 各种颜料对聚酯环氧粉末涂料反应活性有不同的影响 , 而且颜料的吸油量和分散性的差别影响到粉末涂料的熔融水平流动性和涂膜的流平性、光泽和耐冲击性。因此 , 在粉末涂料配方设计中应充分考虑颜料对粉末涂料和涂膜性能的影响。另外 , 炭黑也是常用的黑色颜料。选择高耐磨炭黑、日本ＭＡ -100 炭黑、高色素炭黑、德国ＸＰＢ 90 炭黑等进行试验 , 结果表明 : 不同品种的炭黑对聚酯环氧粉末涂料的胶化时间、熔融水平流动性没有明显的影响 , 对涂膜的外观、光泽和耐冲击性也没有明显的影响 , 只是对色差有明显影响。
2 .3 　填料品种的影响
    填料是聚酯环氧粉末涂料的重要组分之一 , 除了白色粉末涂料外 , 大部分有色粉末涂料中 , 填料用量高于颜料用量 , 填料对粉末涂料和涂膜性能的影响也不可忽视。
2 .3.1 　填料品种的影响
    选择沉淀硫酸钡、消光硫酸钡、轻质碳酸钙、消光重质碳酸钙、超细高岭土、滑石粉和云母粉 , 对聚酯环氧粉末涂料体系和涂膜性能的影响进行比较 , 其结果见表 4。
    填料品种对聚酯环氧粉末涂料的影响对比性能沉淀硫酸钡消光硫酸钡轻质碳酸钙消光重质碳酸钙超细高岭土滑石粉云母粉填料用量 /%26 026 026 026 026 026 026 0 颜填料用量 /%32 832 832 832 832 832 832 8 胶化时间 (180 ℃ )/ ｓ 120127129137128141145 熔融水平流动性 (180 ℃ )/ ｍｍ 25 6-24 525 726 518 026 1 涂膜外观　光亮 , 丰满 , 轻微桔纹较平整　丰满 , 轻微桔纹很平整　较平整　砂纹　较平整　 60 °光泽 98 866 992 670 970 959 457 7 耐冲击性 / ｃｍ　 50, 通过正反冲击　 50, 通过正反冲击　 50, 通过正冲击 , 未通过反冲击 50, 通过正反冲击　 50, 通过正反冲击　 50, 通过正冲击 , 未通过反冲击 50, 通过正冲击 , 未通过反冲击铅笔硬度 2 Ｈ 2 Ｈ 3 Ｈ 3 Ｈ 4 Ｈ 4 Ｈ 5 Ｈ　　注 : 该涂料配方为蓝色 , 颜料为钛白粉和酞菁蓝 , 填料为单一品种。　　由表 4 可见 : 填料品种对聚酯环氧粉末涂料的胶化时间和熔融水平流动性有明显的影响 ; 对涂膜的流平性、光泽、耐冲击性和铅笔硬度也有明显影响。其主要原因是填料的化学组成不同 , 密度、硬度、粒度分布和吸油量等物理性质不同 , 这将影响聚酯环氧粉末涂料的反应活性和熔融粘度 , 同时也影响涂膜的流平性、光泽、耐冲击性和铅笔硬度等性能。因此 , 在设计粉末涂料配方时 , 根据粉末涂料和涂膜性能的要求 , 选择合适的填料品种也是很重要的。
2.3.2 　不同硫酸钡的影响硫酸钡是价格便宜、化学稳定性好、分散性好的填料 , 是各种粉末涂料最常用的填料品种。选用超细硫酸钡、沉淀硫酸钡、消光硫酸钡、不同粒度分布硫酸钡等 9 个品种对聚酯环氧粉末涂料的影响进行试验。试验结果表明 , 不同厂家、不同规格的硫酸钡对粉末涂料胶化时间和熔融水平流动性的影响较小 , 对涂膜色差的影响也较小 , 而对涂膜的流平性和光泽的影响较大 ; 超细和沉淀硫酸钡的光泽均在 95% 以上 , 消光硫酸钡的光泽只有 67% 。这一结果表明 , 有的硫酸钡品种适合于高光泽粉末涂料 , 有的硫酸钡品种适用于低光泽粉末涂料。一般来说 , 沉淀硫酸钡的松密度小 , 白度高 , 分散性好 , 涂膜光泽高 ; 用重晶石加工的硫酸钡松密度大 , 颜色较深 , 分散性差 , 涂膜光泽低 , 消光性好 , 但是经过增白处理和超细加工后白度得到提高 , 涂膜的光泽也得到提高。因此 , 根据粉末涂膜外观和光泽要求 , 选择硫酸钡品种是必要的。
2.3.3 　不同碳酸钙的影响碳酸钙也是聚酯环氧粉末涂料常用的密度较小的填料 , 主要品种是由石灰石制造的轻质碳酸钙和方解石制造的重质碳酸钙。研究了超细活性碳酸钙、轻质碳酸钙、高光重质碳酸钙和消光重质碳酸钙等品种对聚酯环氧粉末涂料的影响。其试验结果表明 , 碳酸钙的品种对聚酯环氧粉末涂料胶化时间和熔融水平流动性有一定的影响 ; 对涂膜色差的影响比硫酸钡小得多 , 但是对涂膜的流平性、光泽和耐冲击性有明显影响 , 其中消光重质碳酸钙的消光效果比较明显 ( 光泽只有 71%), 而且重质碳酸钙的涂膜耐冲击性 ( 通过正反冲击 50 ｃｍ ), 明显比轻质碳酸钙 ( 只通过正冲击 50 ｃｍ ) 好。其主要原因是重质碳酸钙的密度大 , 涂膜中的填料体积浓度小。因此 , 在配方设计中 , 根据涂膜性能的要求选择碳酸钙的品种也是很重要的。
2.3.4 　不同填料对消光粉末涂料的影响选用超细硫酸钡、消光硫酸钡和超细高岭土分别配制消光聚酯环氧粉末涂料 , 聚酯树脂酸值为 33 ｍｇＫＯＨ / ｇ。不同填料对消光粉末涂料性能的影响见表 5 。表 5 　不同填料对消光聚酯环氧粉末涂料的影响　对比性能超细硫酸钡消光硫酸钡超细高岭土熔融水平流动性　 (180 ℃ )/ ｍｍ 18 5 23 5 20 4 　涂膜外观很平整很平整很平整耐冲击性 / ｃｍ　 50, 通过正反冲击 50, 通过正反冲击 50, 通过正反冲击 60 °光泽 9 817 619 6 　　注 : 该涂料配方为蓝色 , 消光剂为环脒酸酐 , 填料用量为 24 7%, 颜填料用量为 31 2% 。由表 5 可见 : 在消光聚酯环氧粉末涂料中 , 选用超细硫酸钡配制粉末涂料的光泽 , 反而比消光性强的消光硫酸钡和超细高岭土配制的粉末涂料的光泽低。这一结果表明 , 在消光聚酯环氧粉末涂料体系中 , 其 03 南仁植等 : 颜填料对聚酯环氧粉末涂料的影响
    消光作用是 2 种不同固化反应速度的成膜物之间的化学反应差异和相容性不好而产生的 , 在此消光填料起不到明显的消光作用。

2.4 　填料用量的影响以沉淀硫酸钡为填料 , 其不同用量对聚酯环氧粉末涂料的影响见表 6 。表 6 　沉淀硫酸钡不同用量对聚酯环氧粉末涂料的影响　对　比　性　能沉　淀　硫　酸　钡　用　量 /%20 226 031 537 042 4 颜填料用量 /%27 832 837 842 847 8 胶化时间 (180 ℃ )/ ｓ 122120127122115 熔融水平流动性 (180 ℃ )/ ｍｍ 26 225 619 316 815 5 涂膜外观　光亮 , 丰满 , 轻微桔纹光亮 , 丰满 , 轻微桔纹光亮 , 丰满 , 明显桔纹小皱纹　小皱纹　 60 °光泽 98 598 898 684 557 3 耐冲击性 / ｃｍ　 50, 通过正反冲击 50, 通过正反冲击 50, 通过正反冲击 50, 通过正冲击 , 未通过反冲击 50, 通过正冲击 , 未通过反冲击色差 ( ΔＥ )65 2064 9064 9564 6864 17
　　注 : 该涂料配方为蓝色 , 颜料为钛白粉和酞菁蓝。　　由表 6 可见 , 不同沉淀硫酸钡用量对聚酯环氧粉末涂料的胶化时间没有明显影响 , 但是对粉末涂料的熔融水平流动性的影响很大 , 随其用量的增大 , 涂膜的熔融水平流动性变小 , 流平性变差 , 光泽下降 , 耐冲击性也变差 , 对涂膜色差也有一定影响。这一结果表明 , 填料用量对聚酯环氧粉末涂料和涂膜性能影响很大。因此根据粉末涂料和涂膜性能要求 , 选择合适的填料用量是粉末涂料配方设计中应该考虑的重要因素之一。
3 　结　语
     (1) 不同规格钛白粉和各种彩色颜料对聚酯环氧粉末涂料的胶化时间和熔融水平流动性有明显的影响 , 对涂膜的平整性、光泽和耐冲击性也有明显的影响。
    (2) 不同填料品种和用量对聚酯环氧粉末涂料的胶化时间和熔融水平流动性有一定的影响 , 对涂膜的流平性、光泽和耐冲击性也有明显的影响。在设计聚酯环氧粉末涂料配方时 , 应充分考虑颜填料对粉末涂料和涂膜性能的影响 , 以保证粉末涂料和涂膜的性能要求。