高效增電劑薄涂工件專用

體質顏料在粉末涂料中的應用及進展
粉末涂料由成膜體系(基料)、著色體系(著色劑)與添加劑(或稱助劑)三大體系組成的產品配方體系，成膜體系為粉末涂料提供基礎性能，著色體系為其提供色彩性能、保護或附加功能，添加劑用來改善或提高粉末涂料某一方面性能。其中著色體系通常采用的是顏料，極少數(shù)特殊性產品采用染料，而體質顏料屬于顏料中重要的無著色功能的顏料品種。

1、從生成方式或制造工藝劃分
體質顏料包括許多種類，從生成方式劃可分為天然的與化學合成兩大類(見圖1)。天然體質顏料又叫重質體質顏料，是采用機械方法(用雷蒙磨或其它高壓磨)直接將天然的礦物進行微粉化，再分級得到的產品。如普通高光碳酸鈣鈣(或超細碳酸鈣)、消光碳酸鈣，普通高光硫酸鋇(或超細細硫酸鋇)、消光硫酸鋇，滑石粉、絹云母等均為重質體質顏料。

采用化學方法合成得到的體質顏料相應地稱為輕質體質顏料，因為制造工藝大多為沉淀法，故又稱為沉淀體質顏料。常見的沉淀硫酸鋇、輕質碳酸鈣等為化學合成的體質顏料。通常來講人工合成的體質顏料比天燃研磨的體質顏料粒度細、純度高，通常用于要求較高的場合。

鈣化合物。主要是天然與人造碳酸鈣，化學成分是CaCO3。天然品為重質碳酸鈣，又稱大白粉、石粉、白堊等，均系石灰石粉末。其制品質地粗糙，密度大易沉淀。人工合成產品稱為沉淀碳酸鈣，也稱輕質碳酸鈣。其質地純、粒度小、體質輕。碳酸鈣吸油量高，特是化學合成的氫質碳酸鈣粒形不規(guī)則、孔隙率高，不利于在粉末涂料基料中進行分散，因此對于特殊無法采用沉淀硫酸鋇的高光粉末涂料產品建議采用活性碳酸鈣，普通高光或低光產品采用與天然硫酸鋇搭配方式使用。普通天然超細高光鈣可用于標準光澤粉末涂料產品，普通消光鈣(粒度較粗)和輕鈣可用于低光澤產品或砂紋、錘紋產品。碳酸鈣存在微量堿性不宜與不耐堿顏料鉻黃、鐵藍等合用。在對于羥基聚酯/氨基樹脂皺紋(四甲氧甲基甘脲，商品名為PowderLink 1174)產品體系中，由于配方中采用了胺封閉磺酸催化劑(如AC32-18A、本網推薦的WL系列胺封閉磺酸催劑等)，碳酸鈣的堿性會大大降低磺酸催化劑的活性甚至失效，故無法得到皺紋效果。但是在環(huán)氧類粉末涂料消光產品(化學消光)中，碳酸鈣的堿性卻有助于產品降低。
鎂化合物。常用的有滑石粉，其次是沉淀碳酸鎂等。滑石粉的化學組成是3MgO?4SiO2?H2O，是天然存在的層狀或纖維狀無機礦物。密度2.65g/cm3，吸油量20%~40%。能提高涂膜的柔韌性、硬度及黏度等，降低透水性。粒度為1250目的滑石粉在粉末涂料中主要用作砂紋產品的砂紋劑(主要成分是高熔點蠟)的輔助性填充劑(常被簡稱砂紋助劑)。
復合無機體質顏料。復合無機體質顏料是指兩種以上無機物組成的化學成分復雜的無機體質顏料。復合無機體質顏料按其形成方式可分為天然復合無機體質顏料和人工復合無機體質顏料。現(xiàn)代新型粉末涂料產品不僅要求非金屬礦物體質顏料具有增量和降低材料成本的基本功能，更重要的是能夠填充材料的性能或具有補強和增強的功能。粒徑微細化、化學成分和晶體結構復雜化、表面活化被認為是提高無機體質顏料的填充增強和其他性能的主要技術途徑。由于不同類型無機體質顏料的顆粒形狀、化學組成和晶體結構及物理化學性質的不同，其對填充高聚物基復合材料的力學性能、熱學性能、電學性能及加工性能等的影響也不同，將兩種以上無機體質顏料進行復合和表面改性，使體質顏料體系的體相結構復雜化和表面活化，在填充時取長補短、相互配合，可實現(xiàn)無機體質顏料填充性能的優(yōu)化。由于人工復合無機體質顏料具有設計或調節(jié)體質顏料化學組成、顆粒形狀及晶體結構的優(yōu)勢，能夠更好地滿足復合材料高強度和高性能的要求，因而是未來無機體質顏料主要的發(fā)展方向之一?？傊?，體質顏料的化學成分決定了其基本的物化性能，不同的產品應根據自身特點選擇相應的體質顏料，如硅酸鋁的化學惰性，使其成為超耐候粉末涂料的首選。但其的吸油量與分散性又限制了其在耐候性粉末涂料的用量。
用于粉末涂料的體質顏料，其粉體粒粒通常在0.1~20μm之間，在
粉末涂料中主要起著填充補強作用，所以通常被稱為填充料。然而隨體質顏料平均粒度的不同，其物理性能也會隨之改變，如對光的折射散射力、吸油量等。通常，粉粒徑越小，折光指數(shù)越低。如著色顏料級金紅石型鈦白粉折光指數(shù)(折射率)為2.76，聚合物的折射率約1.48，體質顏料的折射率為1.4~1.7，相比而言著色級白色顏料二氧化鈦的白折射率與聚合物基料相差較大，因此在粉末涂料產品中作為白色顏料使用。一旦將其粒徑做到納米級，其折光率與聚和物的非常接近，這意味著納米二氧化鈦已喪失了做白色顏料的著色功能。常規(guī)粉末涂料通常粒徑分布在10~90μm范圍之內，最佳平均粒徑介于30~45μm之間，小于10μm稱為超細粉，大于90μm稱為粗粉，普通粉末涂層設計厚度在60~80μm。最新發(fā)展起來的薄涂層粉末涂料，通常粉末粒徑分布于10~30μm范圍之內，其平均粒徑在15~25μm之間，涂層厚度設計在20~30μm。在粉末涂料中，從與高聚物分子的作用來說，體質顏料粒徑越小越好，因為體質顏料粒徑越小，則其增強作用越大。但粒徑過小，在目前加工技術條件下，體質顏料的加工和分散較困難，因此，一般體質顏料的粒徑控制在0.1~20μm內為好。當小于0.1μm之后，體質顏料將隨粒徑變小，表現(xiàn)出較強的補強作用，明顯改善更提升粉末涂料某些性能。如硬度、耐磨性、柔韌性、耐候性、耐化學性、耐沾污性、抗菌性等等。這時的體質顏料已是納米級材料，粒徑是影響體質顏料在粉末涂料中應用性能的一個重要因素。粒徑介于0.1~100nm的粉體材料，即小于0.1μm的體質顏料已歸屬于納米材料。納米材料(Nano Material)是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(0.1-100nm)或由他們作為基本單元構成的具有小尺寸效應的零維、一維、二維、三維材料的總稱。納米材料是指由納米顆粒(nanoparticle)組成，納米顆粒材料又稱為超微顆粒材料。特征維度尺寸在納米量級(1~100nm)的固態(tài)材料，具有尺寸小、比表面積大、表面能高、表面原子比例大等四大特點。納米材料是一種介于原子、分子與宏觀物體之間處于中間物態(tài)的固體顆粒材料,即處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區(qū)域。從通常的關于微觀和宏觀的觀點看，該系統(tǒng)既非典型的微觀系統(tǒng)亦非典型的宏觀系統(tǒng)，是一種典型的介觀系統(tǒng)，具有獨特的結構特征，即具有一系列新的特點。
納米材料和宏觀材料迥然不同，具有傳統(tǒng)材料所不具備的奇異或反常的物理、化學特性。納米材料會表現(xiàn)出特異的光學、電學、磁學、熱學、力學、機械、化學等性能，往往不同于該物質在整體(大塊固體)狀態(tài)時所表現(xiàn)的性質。納米材料如原本導電的銅到某一納米級界限就不導電，原來絕緣的二氧化硅、晶體等，在某一納米級界限開始導電。納米材料由于極細的晶粒，大量處于晶界和晶粒內缺陷的中心原子以及其本身具有的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子隧道效應等四大特殊效應，納米材料與同組成的微米晶體(體相)材料相比，在催化、光學、磁性、力學等方面具有許多奇異的性能。因而成為材料科學和凝聚態(tài)物理領域中的研究熱點。將納米材料用于涂料中，這些特殊功能改變了涂料的固有特性，使其某些性能有極大提高。目前，已開發(fā)出了許多應用粉末涂料的納米材料，如納米硫酸鋇、納米碳酸鈣、納米二氧化鈦、納米氧化鋅、納米氧化鋁、氣相納米氧化鋁、氣相鈉米二氧化硅(又稱白炭黑)等。納米材料與微米級材料表現(xiàn)出明顯的補強作用，不再簡單地做填充料降成本使用。像納米二氧化鈦、納米氧化鋅等均具有殺菌消毒與吸收紫外線功能。氣相氧化鋁和氣相二氧化硅是用于粉末涂料后混的性能優(yōu)異的氣霧分散劑，用量僅為0.1%~0.3%即大大增強粉末涂料顆粒的流化性分散性能。
從體質顏料粒形及晶體結構上劃分
體質顏料顆粒形狀。體質顏料供應的粒子大小范圍從0.01到44μm有不同的形狀，包括球狀、纖維狀(或針狀)和片狀等，不同形狀的體質顏料在各種聚合物中表現(xiàn)出不同的作用效果。粒子形狀影響顏料的堆積、涂膜的柔軟性、開裂彌補等，粒子尺寸和粒子尺寸分布影響遮蓋力、粘度、涂膜孔隙率、基料和表面活性劑的需求量、光澤、細度等。體質顏料是否與基料起反應關系到鹽水噴霧，起泡，抗腐蝕和開裂。一般來說，纖維狀、薄片狀的體質顏料有助于提高制品的機械強度，但不利于成型加工。反之，球狀體質顏料可以改善制品的成型加工性能，但卻可能使機械強度下降。體質顏料是通過磨碎礦石或分裂石頭的形狀，或通過化學沉淀并根據需要再精制和尺寸分級過程來制造。它們的尺寸分離是采用濕法或干法過篩、浮選、離心分離等手段。原料的來源及處理過程將影響顏料的性能。