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白炭黑消光剂在溶剂型涂料中的应用

2023-06-12

  在涂料中加入颜料或填料,均匀分布于涂料膜中并形成一种微粗糙面。表面颗粒越大,微粗糙程度越大,光泽就越低。有时生产无光涂料使用轻质碳酸钙或滑石粉等,用量较大,常常超过涂料的临界颜料体积浓度而使涂膜的物理性能变差,如分层和硬沉淀等现象,使用消光剂可避免这一现象。常用的消光剂分有机和无机2类,无机消光剂主要是白炭黑消光剂,其化学成分是二氧化硅,分为表面经有机物处理和未处理2种。本文着重讨论白炭黑消光剂在涂料中的应用。

  01 涂料基料的影响

  有些涂料基料很难消光,如聚丙烯聚氨酯、长油醇酸树脂涂料以及聚酯等体系,树脂体系本身就有高光泽度,要达到消光较难。而木器涂料中的硝基纤维素、短油醇酸树脂等体系本身就有消光性,与其他涂料相比,白炭黑的用量可减少很多,有些可减少2%-4%。研究表明,不易消光的涂料中掺用某些易于消光的树脂,可减少消光剂用量,达到同样的消光效果,并提高漆膜的透明度和干燥速度.

  02 固化剂的影响

  有些涂料消光性与固化剂品种也有较大关系,如采用HDI的三聚体或TDI/HDI的混合三聚体与加成物相匹配,就可因2种物质含量不同而产生不同程度的消光性,酸固化氨基(脲醛)醇酸涂料也能产生消光性,以减少消光剂用量,降低成本,并提高涂膜透明度,而普通TDI-TMP加成物无消光性。由此看来双组分聚氨酯涂料与固化剂品种关系较大,固化剂使用得当不仅可减少消光剂用量,而且可提高漆膜透明度,降低生产成本,同时也提高漆膜的耐黄变性。

  03 漆膜干燥方式

  涂料表干较慢涂料光泽较高,相反,表干较快则涂膜光泽较低。涂料固体含量较低时,涂膜干燥时收缩 大,表面光泽降低,如用快干固化剂配套的双组分聚氨酯涂料,其表干速度比普通固化剂快,其表面光泽降低也快,具有消光性,这也是降低涂料中消光剂用量的一 种方法。

  04 稀释剂的影响

  稀释剂中高沸点成分多,稀释剂挥发就慢,漆膜的光泽就高;相反,稀释剂中低沸点成分多,稀释剂挥发就快,其光泽就低。

  05 助剂

  有些助剂用于亚光漆中可辅助消光,如在双组分聚氨酯涂料体系中加入有机锡作催化剂,对涂膜有较轻微的影响,随其用量增大,消光性有所改善。再如改善表面手感的各种蜡助剂,在漆膜表面形成凹凸不平的结构,也具有一定的消光作用.

  06 其他因素影响

  双组分聚氨酯涂料交联密度低,易消光;交联密度高相对难消光。涂料固体含量高,其光泽较高,尤其是当涂料树脂比例大时,其消光性变差;相反,固体含量低时,消光性能就好。

  07 白炭黑消光剂的分散

  白炭黑形成过程中,羟基会与白炭黑颗粒表面上的一些硅原子相连接,表面成为亲水性的,因而易潮解,加上贮存和运输过程中的堆压和振动,很容易产生团聚,因而消光剂的分散显得尤为重要。经过表面处理的白炭黑较易分散。分散要在有高速搅拌的装置中进行,一般使液体保持层流旋涡状态。桨叶速度为5~6m/s,时间一般为15~20min,在分散经蜡处理的白炭黑消光剂时,注意温度控制在50℃以下。

  08 白炭黑消光剂防沉淀

  含白炭黑消光剂的木器涂料在贮存中易产生沉淀现象。若涂料黏度较低,沉淀更易产生。沉淀通常有2种:一种是容器底部形成较硬而结实的沉淀物,很难搅匀,难以再形成均匀体系,这种现象明显影响漆膜质量,降低消光效果,致使表面起粒,手感粗糙,甚至不能使用。另一种是在容器底部形成松软状沉淀物,经搅拌可形成均匀体系,这种现象不会影响涂膜质量。为避免沉淀,可采取以下预防措施

  ●高档消光涂料加入0.5%—2.0%(质量分数)的气相白炭黑消光剂,就足以防止沉降和起到促进悬浮的作用,如果是经有机物表面处理的白炭黑消光剂效果更佳。

  ●相应地提高涂料体系黏度也能防止沉淀,因为黏度增大,沉降困难;也可以拼人少量的高纱硝化棉以减慢沉降。

  ●分散可从2个方面考虑:一是物理方法分散,一般用砂磨机、球磨机或高速搅拌等机械。这种分散不会破坏白炭黑结构,但可增大其黏度。另一种是加入分散剂使白炭黑通过分散剂与树脂、溶剂等均匀地混合在一起,达到防沉、防絮凝的目的。经分散的涂料细度一般控制在20-35 μm,涂料的表面可达到良好的消光效果。

  ●进口气相法白炭黑密度小,且触变性很好,有很好的悬浮性,但其价格昂贵,到货周期长。国产气相法白炭黑亦可达到要求,价格又适宜,到货又快,可以大部分地替代进口白炭黑消光剂,大大降低成本,又不影响消光效果。对于中低档涂料,可采用超细或微米级沉淀法白炭黑替代部分气相法白炭黑消光剂,效果也是可以的,而成本又可再次降低。

  白炭黑有2种添加方法:一种是将白炭黑消光剂配制成消光浆料加入到涂料中混合均匀;另一种是白炭黑消光剂以消光粉的形式在任何生产工序中加入并均匀混合。前者局限性较多,如白炭黑吸油量大,浓度受到限制(15%~25%),使消光剂在成品漆中的浓度受到限制;各种涂料配方不同,需要多种消光浆来调配,比较烦琐;消光浆作为半成品,要考虑稳定性,且消光浆用的树脂、溶剂体系不同,只能专配,配成的消光浆放置一段时间会产生沉淀,因此需加入助剂以保持流动性和防止硬沉淀,但添加量小时用消光浆法有利于均匀。后者直接添加比较方便,而且能达到消光效果。

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