水性涂料中钛白粉颜料性能与应用性能的关系研究

宋运萍

（龙佰集团股份有限公司，河南 焦作 454006）

0 引言

钛白粉是当前重要的白色颜料之一，被广泛应用于装饰纸、塑料、涂料等行业当中。我国钛白粉制造工业起步较晚，钛白粉生产企业对于钛白粉产品的检测主要是采用理化指标及颜料性能指标。而钛白粉应用企业（专用领域或高档领域）则更关注钛白粉产品的应用性能指标，两者对于钛白粉的检测标准存在差异[1]。

本文以钛白粉在水性涂料配方中的应用为背景，对不同颜料性能钛白粉在水性涂料中的应用性能研究，为钛白粉在水性涂料配方中的应用提供技术参考。1 试验材料与方法

1.1 试验材料

金红石型钛白粉来自龙佰集团；SD-800 改性苯丙乳液来自江苏生达新材料科技公司。

QPM 平磨仪来自天津三思试验仪器制造公司；QXD 刮板细度计来自河北广惠试验仪器有限公司；美国爱色丽SP60 便携式球形分光光度仪来自北京联合科力科技公司；德国BYK-4570 型光泽仪来自东莞市天翊测量仪器公司；SDF04 实验室高速分散机来自盖得化工网；ZBQ-4 湿膜制备器来自上海过望化工公司；Atlas Ci3000+氙灯老化试验箱来自美国Atlas公司[1]。

1.2 试验方法

1）白度测试。本实验白度采用GB/T6749&1997标准进行测试，采用L*、a*、b*表示漆膜颜色。

2）细度。本实验采用刮板细度计采用GB/T 6753.1—2007 标准进行测试。

3）遮盖力。称取10 g 涂料置于无色透明聚酯膜片上，湿膜制备器快速刮片，自然干燥48 h 后用色差仪读数得到遮盖度数值。

4）耐候性。本实验采用Atlas Ci3000+氙灯老化试验箱并依据GB/T1865—2009 标准进行老化试验，检测老化前后光泽度变化情况。

2 结果与讨论

2.1 评价体系的建立

2.1.1 水性涂料配方确定

本次实验测试的水性涂料成分主要包括合成树脂乳液、水、颜料、流平剂、消泡剂、润湿分散剂、基材润湿剂和增稠剂等组成。对水性涂料涂膜的遮盖力、白度、耐候性起关键作用的为加入的颜料。采用山西某乳胶漆生产商提供的一种乳胶漆生产配方。水80.0 g、乙二醇6.4 g、分散剂3.2 g、润湿剂0.4 g、消泡剂0.5 g、钛白粉22.0 g、重钙53.6 g、轻钙41 g、硫酸钡31.6 g、润湿剂0.4 g、成膜助剂3.8 g、乳液66.4 g、消泡剂0.48 g、增稠液3.2 g、氨水1.0 g[2]。

选取市场常见的五种钛白粉做为乳胶漆配方中的颜料，进行钛白粉产品应用性能的对比研究，钛白粉产品性能在乳胶漆中的应用性能如表1 所示。

表1 钛白粉产品性能在乳胶漆中的应用性能

在对比不同钛白产品在水性涂料中的应用性能实验时，去掉了原配方中的重钙、轻钙及硫酸钡填料。

2.1.2 颜料体积分数（PVC）

确定其它实验条件相同的情况下，不同浓度钛白粉对水性涂料涂膜光泽、白度、遮盖力等性能指标进行研究，经实验得到颜料体积分数（PVC）对水性涂料应用性能的影响，如表2 所示。

表2 颜料体积分数（PVC）对水性涂料应用性能的影响

从表2 数据可知，钛白粉浓度即颜料体积分数（PVC）对形成的涂膜L*、a*、b*、遮盖力、光泽度有一定影响。当颜料体积分数（PVC）从24.9%降低至11.1%的过程中，涂膜白度和遮盖力表现为下降趋势，光泽度表现为上升趋势，涂膜色相表现为逐渐偏黄。综合各方面因素，确定在水性涂料涂料中，钛白粉加入浓度为16.7%时较为合适。

2.2 钛白颜料性能与应用性能的关系

2.2.1 消色力与应用性能的关系

确定加入的钛白粉在亮度、白度及分散性等指标相同的情况下，研究消色力指标不同情况下钛白粉在水性涂料中的应用性能影响，其结果如表3 所示。

表3 消色力指标不同情况下钛白粉在水性涂料中的应用性能分析

从表3 数据可知，钛白粉不同消色力指标对水性涂料的光泽、遮盖力指标有较大影响，对细度、白度指标影响较小。

2.2.2 亮度与应用性能的关系

确定加入的钛白粉在消色力、白度及分散性等指标相同的情况下，研究亮度指标不同情况下钛白粉在水性涂料中的应用性能影响，其结果如表4 所示。

表4 亮度指标不同情况下钛白粉在水性涂料中的应用性能分析

从表4 数据可知，亮度指标对钛白粉在涂料中应用性能有较大影响，当钛白粉亮度指标从94.5 增加到95.4 的过程中，水性涂料的光泽度从72.86%增加至82.53%，水性涂料的遮盖力从86.04%增加至88.05%，水性涂料的细度从34 μm 逐渐减小至25 μm，b*值降低从0.64 降低至0.18，漆膜蓝相明显。

2.2.3 分散性与应用性能的关系

确定加入的钛白粉在消色力、白度及亮度等指标相同的情况下，研究分散性指标不同的钛白粉在水性涂料中的应用性能影响。从上述实验结果可知，当分散性从45 μm 增加至62.5 μm 过程中，水性涂料的细度从35 μm 降低至25 μm，漆膜的光泽度从62.63%增加至77.51%，漆膜的遮盖力从91.67%增加至93.81%，对水性涂料的白度影响较小。

2.2.4 消色力、亮度、分散性与耐候性的关系

对水性涂料漆膜的失光率进行检测，进而可以得到钛白粉的耐候性能。对不同颜料性能钛白粉制备的漆膜进行氨灯灯照射，老化前后样品失光率差值均在1%以内，因此，不同消色力、亮度、分散性的钛白粉对水性涂料的耐候性影响较小。

3 结语

改进了钛白粉在水性涂料中的应用性能评价方法，能有效的对不同性能指标钛白产品在水性涂料中的应用性能差异进行表征。实验结果表明：当加入水性涂料的钛白粉颜料性能较高时，对应的水性涂料漆膜的遮盖力较高、光泽度较高，表现为正线性关系；加入的钛白粉颜料性能对水性涂料漆膜的白度和耐候性影响较小。