水性涂料中鈦白粉顏料性能與應(yīng)用性能的關(guān)系研究

宋運(yùn)萍

（龍佰集團(tuán)股份有限公司，河南 焦作 454006）

0 引言

鈦白粉是當(dāng)前重要的白色顏料之一，被廣泛應(yīng)用于裝飾紙、塑料、涂料等行業(yè)當(dāng)中。我國鈦白粉制造工業(yè)起步較晚，鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)對于鈦白粉產(chǎn)品的檢測主要是采用理化指標(biāo)及顏料性能指標(biāo)。而鈦白粉應(yīng)用企業(yè)（專用領(lǐng)域或高檔領(lǐng)域）則更關(guān)注鈦白粉產(chǎn)品的應(yīng)用性能指標(biāo)，兩者對于鈦白粉的檢測標(biāo)準(zhǔn)存在差異[1]。

本文以鈦白粉在水性涂料配方中的應(yīng)用為背景，對不同顏料性能鈦白粉在水性涂料中的應(yīng)用性能研究，為鈦白粉在水性涂料配方中的應(yīng)用提供技術(shù)參考。1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

金紅石型鈦白粉來自龍佰集團(tuán)；SD-800 改性苯丙乳液來自江蘇生達(dá)新材料科技公司。

QPM 平磨儀來自天津三思試驗(yàn)儀器制造公司；QXD 刮板細(xì)度計(jì)來自河北廣惠試驗(yàn)儀器有限公司；美國愛色麗SP60 便攜式球形分光光度儀來自北京聯(lián)合科力科技公司；德國BYK-4570 型光澤儀來自東莞市天翊測量儀器公司；SDF04 實(shí)驗(yàn)室高速分散機(jī)來自蓋得化工網(wǎng)；ZBQ-4 濕膜制備器來自上海過望化工公司；Atlas Ci3000+氙燈老化試驗(yàn)箱來自美國Atlas公司[1]。

1.2 試驗(yàn)方法

1）白度測試。本實(shí)驗(yàn)白度采用GB/T6749&1997標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試，采用L*、a*、b*表示漆膜顏色。

2）細(xì)度。本實(shí)驗(yàn)采用刮板細(xì)度計(jì)采用GB/T 6753.1—2007 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。

3）遮蓋力。稱取10 g 涂料置于無色透明聚酯膜片上，濕膜制備器快速刮片，自然干燥48 h 后用色差儀讀數(shù)得到遮蓋度數(shù)值。

4）耐候性。本實(shí)驗(yàn)采用Atlas Ci3000+氙燈老化試驗(yàn)箱并依據(jù)GB/T1865—2009 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行老化試驗(yàn)，檢測老化前后光澤度變化情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 評價(jià)體系的建立

2.1.1 水性涂料配方確定

本次實(shí)驗(yàn)測試的水性涂料成分主要包括合成樹脂乳液、水、顏料、流平劑、消泡劑、潤濕分散劑、基材潤濕劑和增稠劑等組成。對水性涂料涂膜的遮蓋力、白度、耐候性起關(guān)鍵作用的為加入的顏料。采用山西某乳膠漆生產(chǎn)商提供的一種乳膠漆生產(chǎn)配方。水80.0 g、乙二醇6.4 g、分散劑3.2 g、潤濕劑0.4 g、消泡劑0.5 g、鈦白粉22.0 g、重鈣53.6 g、輕鈣41 g、硫酸鋇31.6 g、潤濕劑0.4 g、成膜助劑3.8 g、乳液66.4 g、消泡劑0.48 g、增稠液3.2 g、氨水1.0 g[2]。

選取市場常見的五種鈦白粉做為乳膠漆配方中的顏料，進(jìn)行鈦白粉產(chǎn)品應(yīng)用性能的對比研究，鈦白粉產(chǎn)品性能在乳膠漆中的應(yīng)用性能如表1 所示。

表1 鈦白粉產(chǎn)品性能在乳膠漆中的應(yīng)用性能

在對比不同鈦白產(chǎn)品在水性涂料中的應(yīng)用性能實(shí)驗(yàn)時(shí)，去掉了原配方中的重鈣、輕鈣及硫酸鋇填料。

2.1.2 顏料體積分?jǐn)?shù)（PVC）

確定其它實(shí)驗(yàn)條件相同的情況下，不同濃度鈦白粉對水性涂料涂膜光澤、白度、遮蓋力等性能指標(biāo)進(jìn)行研究，經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到顏料體積分?jǐn)?shù)（PVC）對水性涂料應(yīng)用性能的影響，如表2 所示。

表2 顏料體積分?jǐn)?shù)（PVC）對水性涂料應(yīng)用性能的影響

從表2 數(shù)據(jù)可知，鈦白粉濃度即顏料體積分?jǐn)?shù)（PVC）對形成的涂膜L*、a*、b*、遮蓋力、光澤度有一定影響。當(dāng)顏料體積分?jǐn)?shù)（PVC）從24.9%降低至11.1%的過程中，涂膜白度和遮蓋力表現(xiàn)為下降趨勢，光澤度表現(xiàn)為上升趨勢，涂膜色相表現(xiàn)為逐漸偏黃。綜合各方面因素，確定在水性涂料涂料中，鈦白粉加入濃度為16.7%時(shí)較為合適。

2.2 鈦白顏料性能與應(yīng)用性能的關(guān)系

2.2.1 消色力與應(yīng)用性能的關(guān)系

確定加入的鈦白粉在亮度、白度及分散性等指標(biāo)相同的情況下，研究消色力指標(biāo)不同情況下鈦白粉在水性涂料中的應(yīng)用性能影響，其結(jié)果如表3 所示。

表3 消色力指標(biāo)不同情況下鈦白粉在水性涂料中的應(yīng)用性能分析

從表3 數(shù)據(jù)可知，鈦白粉不同消色力指標(biāo)對水性涂料的光澤、遮蓋力指標(biāo)有較大影響，對細(xì)度、白度指標(biāo)影響較小。

2.2.2 亮度與應(yīng)用性能的關(guān)系

確定加入的鈦白粉在消色力、白度及分散性等指標(biāo)相同的情況下，研究亮度指標(biāo)不同情況下鈦白粉在水性涂料中的應(yīng)用性能影響，其結(jié)果如表4 所示。

表4 亮度指標(biāo)不同情況下鈦白粉在水性涂料中的應(yīng)用性能分析

從表4 數(shù)據(jù)可知，亮度指標(biāo)對鈦白粉在涂料中應(yīng)用性能有較大影響，當(dāng)鈦白粉亮度指標(biāo)從94.5 增加到95.4 的過程中，水性涂料的光澤度從72.86%增加至82.53%，水性涂料的遮蓋力從86.04%增加至88.05%，水性涂料的細(xì)度從34 μm 逐漸減小至25 μm，b*值降低從0.64 降低至0.18，漆膜藍(lán)相明顯。

2.2.3 分散性與應(yīng)用性能的關(guān)系

確定加入的鈦白粉在消色力、白度及亮度等指標(biāo)相同的情況下，研究分散性指標(biāo)不同的鈦白粉在水性涂料中的應(yīng)用性能影響。從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)分散性從45 μm 增加至62.5 μm 過程中，水性涂料的細(xì)度從35 μm 降低至25 μm，漆膜的光澤度從62.63%增加至77.51%，漆膜的遮蓋力從91.67%增加至93.81%，對水性涂料的白度影響較小。

2.2.4 消色力、亮度、分散性與耐候性的關(guān)系

對水性涂料漆膜的失光率進(jìn)行檢測，進(jìn)而可以得到鈦白粉的耐候性能。對不同顏料性能鈦白粉制備的漆膜進(jìn)行氨燈燈照射，老化前后樣品失光率差值均在1%以內(nèi)，因此，不同消色力、亮度、分散性的鈦白粉對水性涂料的耐候性影響較小。

3 結(jié)語

改進(jìn)了鈦白粉在水性涂料中的應(yīng)用性能評價(jià)方法，能有效的對不同性能指標(biāo)鈦白產(chǎn)品在水性涂料中的應(yīng)用性能差異進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)加入水性涂料的鈦白粉顏料性能較高時(shí)，對應(yīng)的水性涂料漆膜的遮蓋力較高、光澤度較高，表現(xiàn)為正線性關(guān)系；加入的鈦白粉顏料性能對水性涂料漆膜的白度和耐候性影響較小。