1、前言
粉末涂料作为新兴行业，在中国市场取得了较快发展和令人瞩目的技术进步。填�?Filler)在热固性粉末涂料配方设计和生产工艺中是不可或缺的。虽然填料成本相对较低，但在调节粉末涂料光泽、表面硬度、耐热性、生产成本方面作用较大，对粉末涂料静电喷涂的电性能也有较大影响、�br/> 我国粉末涂料生产企业普遍使用硫酸钡作为填料，用量很大，碳酸钙填料次之。根据非金属材料的物性，还采用少量的高岭土、滑石粉、硅灰石、膨润土等作为功能填充。应用于粉末涂料的硫酸钡按生产工艺不同分�?大类：沉淀法、研磨法、复合法、�br/> � 沉淀硫酸钡：由粗重晶石经转化炉化学合成制得，具有纯度高、粒径分布窄等特点，不足之处是吸油量偏高、含有一定量机械杂质和粗粒子、�br/> � 研磨法硫酸钡：利用球磨机或雷蒙磨、气流磨等研磨设备，经超细研磨和表面改性的物理加工方法制得，具有能耗低、制造成本低、产量大、吸油量低等特点，不足之处是纯度不高、含有机械杂质、粒径分布较宽、平均粒径D50最低只能达�?.8μm左右、�br/>� 复合法硫酸钡：是上述两种工艺的深加工产品，比如在沉淀硫酸钡合成过程中用氯化钡替代部分硫化钡，得到纯度更高的产品；采用湿法研磨＋表面处理工艺生产的产品粒径可通过工艺控制加以调节，吸油量相对较低、机械杂质较少、钡含量更高、�br/>2、亚纳米硫酸钠�br/>安亿集团纳米材料有限公司生产的亚纳米硫酸钡AY-103W是联合国内多家研究机构和大学共同开发的亚纳米系列产品，综合了沉淀法、研磨法工艺的优点，先进的纳米技术赋予硫酸钡产品高性能和高功能性，大大提高了产品档次。亚纳米硫酸钡AY-103W的技术指标见�?，粒径分布见�?、�/span>

�? 亚纳米硫酸钡AY-103W的技术指栆�/span>
外观	白色超细粉末	硫酸钡含野�/span>	�?8.5%
白度	�?8.5%	吸油野�/span>	�?4.0g/100g
平均粒径 D50	�?.4μm	105℃挥发物	�?.1%
最大粒� D97	�?.1μm	pH倻�/span>	6.5�?.5

�? AY-103W的粒径分市�/span>

3、试验部刅�br/>3.1 试验1
3.1.1试验方法及试验结枛�br/>为了更好地了解AY-103W在粉末涂料中的应用特性，我们将其与市场上常用的沉淀硫酸钡和超细硫酸钡进行对比试验，显微镜下AY-103W、沉淀硫酸钡、超细硫酸钡的聚集形态见�?。我们采用对比配方、平行试验的方法进行试验研究，环�?聚酯型白高光粉末涂料试验配方见表2，性能测试包括光泽度、耐溶剂擦拭、流平�?鲜映�? 、白度、水煮试验、盐雾试验、挤出速度等，试验结果如表3所示。聚�?TGIC型高光白色粉末涂料试验配方见�?，试验结果见�?、�/span>

�? 不同硫酸钡的聚集形�?/span>

�? 试验用环�?聚酯型白高光粉末涂料配方
原料名称	用量/质量仼�/span>			备注
	配方A	配方B	配方C
E-12	30	30	30	604垊�/span>
9011F	30	30	30	天松集团
GLP588	0.85	0.85	0.85	南海化学
安息馘�/span>	0.4	0.4	0.4	南海化学
701	0.75	0.75	0.75	南海化学
ZR940+	20	20	20	镇钛
AY-103W	18	-	-	安亿集团
沉淀钠�/span>	-	18	-	湖南
超细钠�/span>	-	-	18	台企
合计	100	100	100

�? 环氧/聚酯型白高光粉末涂料试验结果
测试项目	配方A	配方B	配方C	生产条件
涂层厚度，μm	55�?5	60�?9	60�?5	1、称�?0kg 2、D60双螺杆挤凹�br/> �?烟台东辉) 3、温度设定：一匹�br/> 95℃；二区105ℂ�br/> 4、螺杆转速： 550r/min
60o光泽�?	97.6	94.3	89.7
冲击试验(50cm)	通过	通过	通过
鲜映�?/span>	极高	髗�/span>	髗�/span>
100次丙酮擦拭后 光泽恢复时间	4min	7min	>1h，无法完全恢夌�/span>
水煮1h后失光，%	7.2	12.3	17.5
水煮2h后失光，%	11.4	18.9	24.7
注：配方涂料经ACM20粉碎机粉碎至平均粒径D50=38μm，采用高压静电喷枪喷漆，样板为厚�?.3mm的CRS板，烘烤温度190�?15min、�/span>

�? 聚酯/TGIC型高光白色粉末涂料配斸�/span>
原料名称	用量/质量仼�/span>			备注
	配方D	配方E	配方F
P9335TG	62	62	62	中法化学
TGIC	4.67	4.67	4.67	牛塘化工
PLP100	0.9	0.9	0.9	韩国
安息馘�/span>	0.45	0.45	0.45	志华化学
701	0.98	0.98	0.98	志华化学
ZR940+	15	15	15	镇钛
AY-103W	16	-	-	安亿集团
沉淀钠�/span>	-	16	-	湖南
超细钠�/span>	-	-	16	台企
合计	100	100	100

�? 聚酯/TGIC型高光白色粉末涂料试验结枛�/span>
测试项目	配方D	配方E	配方F
60o光泽�?	94.3	91.2	87.5
抗冲击性能	50kg.cm，反冱�/span>	50kg.cm，反冱�/span>	50kg.cm，反冱�/span>
附着�?划格�?	100/100	100/100	100/100
流平�?/span>	轻微桔皮，表面饱滠�/span>	轻微桔皮，表面饱滠�/span>	流平好，松散
100次丙酮擦拭后 光泽恢复时间	5'	6'	10'
2h水煮试验(常压)＋�br/> 失光率，%	15.8	18.7	21
2h水煮试验(常压)＋�br/> 表面现象	细微小针孔，指甲划痕尐�/span>	细微小针孔，指甲划痕尐�/span>	针孔较多，指甲划痕明昽�/span>
2h水煮试验(常压)＋�br/> 附着劚�/span>	100/100	100/100	95/100
2h水煮试验(常压)＋�br/> 抗冲出�/span>	>40kg.cm	30kg.cm	30kg.cm
注：配方原材料用原奇通D30单螺杆往复阻尼挤出机挤出，设定温度为：一�?00℃；二区110℃；二次挤出，挤出片料用实验室磨杯研磨，180目过筛，静电喷涂，样板为0.35mm厚的CRS板，烘烤条件200�?13min、�/span>

3.1.2分析与讨讹�br/>根据试验结果我们可以得出以下结论９�br/> � 采用AY-103W的涂料配方无论在环氧/聚酯体系还是聚酯/TGIC体系中都能取得较常用沉淀硫酸钡或超细钡更高的涂膜光泽，涂层表面更丰满，具有琉璃质感、�br/> � 采用AY-103W和沉淀钡配制的两种粉末涂料涂膜白度相当，比超细钡涂层白度高很多、�br/> � 抗冲击试验结果表明，三种填料对涂层的影响一致，区别不明显、�br/> � 100次丙酮擦拭试验结果表明，采用AY103W的涂层光泽恢复速度更快、�br/> � 2h常压水煮试验结果表明，配方A和配方D的涂膜附着力和抗冲击性能优于其它配方，同等条件下配方A和配方D的涂膜失光率更低，指甲划痕将导致涂层轻微破坏、�br/> 从表2可以看出，AY-103W填料95%的粒子粒径小�?μm，比表面积大(5570m2/kg)，因此与树脂、助剂结合性好，易被树脂充分润湿，形成的涂膜具有更好的耐化学品性。SEM电镜观察(图略)发现，配方D和配方F的涂层结果差异较大，配方D涂层的SEM照片中几乎观察不到明显的界面存在，而配方F涂层可发现许多海岛结构。配方E涂层结构则介于配方D和配方F之间AY-103W填料的表面形状与聚集形态密切相关。在较高倍显微镜下AY-103W颗粒呈近似球形状，颗粒间不粘连，亚麻仁油吸油值比常规沉淀钡低，较超细钡更低，与有机相(树脂﹑固化剂和助剂等)相容性好，颗粒极其细�?D50�?.5μm)，固化形成的涂膜钟AY-103W颗粒与其它组分充分融合，涂层均匀，没有明显的界面痕迹。相反，在含超细钡的配方F中，超细钡颗粒表面不规则，吸油值偏大，含有杂质(如碳酸钙�?，与有机相相容性差，固化涂膜中的界面痕迹明显，在外力破坏作用下容易表现为涂膜耐溶剂性差，光泽恢复慢，有时不能完全恢复，水煮后失光严重，易出现气泡，容易划伤，抗冲击性能明显降低、�br/> AY-103W虽具有更大的比表面积，为克服吸油值偏高问题，可在生产过程中加入特殊分散剂和表面处理剂，从而减小亚纳米填料的吸油值、�br/>3.2 试验2
根据AY-103W填料颗粒不粘连，较滑爽，吸油值低，与树脂相容性好等特点，若在配方中大量使用AY-103W填料得到的涂料应具有下料速度快，挤出速度快和挤出量大，且混炼效果更好等优势，为此我们进行了另一组砂纹粉末配方试验、�br/>3.2.1试验方法及试验结枛�br/>采用聚酯/TGIC体系的灰绿色砂纹粉末配方以上述单螺杆挤出机进行试验，试验配方见表6。每个配方各喷涂制板5块，除涂膜光泽和抗冲击性测试外，着重进行了常压2h水煮试验和耐中性盐雾试验。水煮试验后观察样板表面的光泽﹑颜色和状态变化；盐雾试验时将受试样板四周用石蜡密封，在标准盐雾试验箱中进行试验，然后观察涂膜样板表面出现暗红锈点的时间，试验结果见表7、�/span>

�? 聚酯/TGIC绿灰色沙纹粉末涂料配斸�/span>
原料名称	用量/质量仼�/span>			说明
	配方G	配方H	配方I
P9335TG	58	58	58	杭州中法＋�br/> 酸酯37.4mgKOH/g
TGIC	4.17	4.17	4.17	常州牛塘
PLP100	0.1	0.1	0.1	通用型流平剂
SA207	0.15	0.15	0.15	沙纹剂，捷通达
CL300	0.3	0.3	0.3	聚乙烯蜡＋�br/> 软化�?12ℂ�/span>
BP881	0.35	0.35	0.35	膨润土，临安华特
ZR940+	10	10	10	金红石钛白粉，镇钚�/span>
330R	0.13	0.13	0.13	炭黑，美国CABOT
4920	0.22	0.22	0.22	氧化铁黄，拜耳乐
GNX	0.58	0.58	0.58	钛菁绿，克莱�?/span>
AY-103W	26	-	-	安亿集团
沉淀钠�/span>	-	26	-	湖南
超细钠�/span>	-	-	26	广东
合计	100	100	100

�? 聚酯/TGIC绿灰色沙纹粉末涂料性能测试结果
测试项目	配方G	配方H	配方I	试验方式
60o光泽�?	5.9	4.7	4.2	挤出温度９�br/> 一�?05℃； 二区115℃， 180目过筛， 0.35mm厚CRS磷化铁板＋�br/> 200℃烘�?5min
反冲(50cm)	轻微裂纹	轻微裂纹	明显裂纹
水煮�?�?光泽变化	5.9%/4.6%-22%	4.7%/3.2%-32%	4.2%/2.0%-52%
水煮后颜色变匕�/span>	ΔE=1.2(轻微发白)	ΔE=1.7(轻微发白＋�br/> 盐雾明显)	ΔE=3.6(发白＋�br/> 沙纹纹路有变�?
水煮后涂层表面状冴�/span>	完好，略有指甲划痔�/span>	基本完好＋�br/> 指甲划痕明显	指甲划痕深， 涂膜易破坎�/span>
盐雾试验中出�?br/> 锈点时间	79h	54h	26h

3.2.2分析与讨讹�br/>在配方G﹑H和I的挤出过程中，实验用单螺杆D30挤出机未能显示出明显的电流变�?可能与制粉量少有�?。当挤出熔体从挤出机头向外流出时，我们采用进口MT4型红外线感应测温仪测定熔体温度，结果表明配方G熔体温度�?37℃～142℃，配方H和配方I熔体温度分别�?47℃～152℃和145℃～156℃，说明含AY-103W填料可改善粉末涂料的混炼效果，降低了熔体黏度和对螺杆螺套的摩擦，增加熔体流动性。水煮试验和盐雾试验的初步结果也表明，AY103W填料比超细硫酸钡﹑常用沉淀钡更能提高粉末涂料性能、�br/>4、结讹�br/>AY-103W系列亚纳米级硫酸钡作为全新的填料产品，其粒径和粒度分布比常规沉淀钡和超细钡更好。AY-103W填料系列产品经特殊的表面改性处理，吸油量明显降低，与树脂相容性明显提高，涂膜的水煮和耐溶剂试验结果表明，AY-103W与聚酯树脂和环氧树脂之间产生化学吸附，具有偶联剂作用，挤出的熔体温度较低� AY-103W明显改善了加工流动性，提高挤出生产率，这与AY-103W显微镜观察的颗粒不粘连，无团聚结果是一致的、�br/> AY-103W填料粒径分布窄，粗粒�?大颗�?控制精确，吸油量低，表面改性使之部分有机化，很适合在薄涂粉末中使用，赋予涂膜更好的流平性和饱满度、�br/> AY-103W亚纳米硫酸钡具有多方面特性，适用于各类粉末涂料尤其是薄涂粉末，粉末涂料生产或研究单位可根据下游用户的需要，结合工艺及设备条件，开发出更好的粉末涂料产品，进一步提升产品档次和竞争能力、�/span>