油漆用重晶石.docx

油漆用重晶石.docx

《油漆用重晶石.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油漆用重晶石.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

油漆用重晶石

油漆、涂料工业用途

摘要：

研发了一种船用及钢结构表面用醇酸低播焰船舱漆。

该漆主要由有机硅改性醇酸树脂、酚醛改性醇酸树脂、颜料、纳米气相二氧化硅、阻燃剂、助剂和溶剂等组成。

通过对醇酸树脂的改性及纳米材料的选用，筛选出最佳工艺配方。

　　关键词：

改性醇酸树脂;纳米材料;低播焰;船舱漆

　　0前言

　　随着改革开放的不断深入及对外经济贸易的蓬勃发展，尤其是加入WTO后，我国船舶工业的发展已进入快速成长期。

资料显示：

我国外贸海运每年以8%~10%的速度增长，2006年，我国已拥有运输船舶21万艘，8600多万载重吨，成为世界上拥有最大运输船队的国家之一;全国造船订单持有量占全球新增总量的35%以上，跃升世界前3位。

今后5~10年是我国船舶工业发展极为重要的战略机遇期，也是船舶配套产业船舶漆发展的一个千载难逢的机会。

当前，国际上主要工业国家都强制要求船舶制造企业在船舶内舱、走廊、餐厅等人员活动、聚集场所涂装安全低毒的低播焰涂料以确保人员生命财产安全。

改性醇酸低播焰船舱漆就是在现代工业、造船业及交通运输业对涂料新产品这种特殊需求的时代背景下应运而生的。

　　1实验部分

　　1.1原材料

　　有机硅树脂、210酚醛树脂、醇酸树脂、二氧化钛、纳米氧化锌、纳米气相二氧化硅、超细硫酸钡、复合干燥剂、200#溶剂汽油、甲乙酮肟、氢氧化锂等。

　　1.2制备工艺

　　1.2.1醇酸树脂的制备

　　将53份豆油和8份亚麻油或桐油加入反应釜，搅拌升温，通入CO2，升温到120℃，加入0.02~0.04份氢氧化锂，继续升温到240℃时加入15.5份季戊四醇，在230~240℃时保温，醇解。

1h后取样测定容忍度：

将1体积的样品与5体积的95%乙醇置于100mL烧杯内混合均匀，溶液呈清晰透明状态，表明醇解完成。

之后降温到160℃，加入26.9份苯二甲酸酐和6份二甲苯进行酯化，升温到（200±2）℃，保温1h后再升温到220℃回流脱水，至230℃时保温。

当酸价和粘度都达到技术要求时停止加热，降温到140℃以下，用200#溶剂汽油兑稀，过滤，包装。

1.2.2有机硅树脂的制备将412份水、30份丁醇和41份二甲苯加入反应釜，开动搅拌，将62.5份苯基三氯硅烷、165.0份甲基二氯硅烷和165份二甲苯于容器中混合均匀，缓慢向反应釜内滴加，约6h加完;反应釜夹套通冷却水，控制釜内液料温度不超过22℃。

滴加完毕后，停止搅拌，静置1h，使釜内液体分层，放出有水部分，加入净水搅拌进行水洗，静置至沉淀分层，放水，如此循环洗至中性。

最后将有机硅树脂液投入蒸馏釜中进行真空蒸馏以脱除水分及部分溶剂，控制温度不超过70℃，浓缩到不挥发分达（55+2）%，过滤，包装。

　　1.2.3有机硅改性醇酸树脂的制备

　　将25份经1.2.2制备的有机硅树脂和75份经1.2.1制备的醇酸树脂加入反应釜中，升温至173~175℃，共沸分水，除尽水，升温至190~200℃，保温。

取样与二甲苯按质量比6∶4充分溶解后用格氏管测粘度，待粘度达到2.5~3s时，停止加热，冷却至140℃以下，用200#溶剂汽油溶解兑稀，过滤，包装。

　　1.2.4210酚醛改性醇酸树脂的制备

　　在1.2.1醇酸树脂制备过程中，当醇解反应完毕时，降温到200℃，分批缓慢加入投料总量5%的210酚醛树脂，加完后升温至210℃，立即停止加热，冷却降温至200℃以下，投入已事先加入200#溶剂汽油的兑稀锅中搅拌兑稀、冷却、过滤，包装。

　　1.2.5改性醇酸低播焰船舱漆的制备

　　实验配方：

　　原材料用量/%

　　有机硅改性醇酸树脂16

　　210酚醛改性醇酸树脂22

　　金红石型钛白粉20

　　高色素炭黑0.05

　　纳米氧化锌2

　　超细氢氧化铝19

　　超细沉淀硫酸钡10

　　纳米气相二氧化硅0.5

　　复合干燥剂0.4

　　甲乙酮肟0.1

　　200#溶剂汽油余量

　　主要工艺流程如下：

　　2结果与讨论

　　2.1催化剂用量与醇解反应温度的控制

　　醇解反应是油（即甘油三脂肪酸酯）与醇共热转变为单甘油酯的过程，所用催化剂为分析纯氢氧化锂，用量约为树脂量的0.02%~0.10%。

催化剂用量不足会导致醇解反应延长;反之，催化剂用量过多，将缩短醇解终点的反应时间，同时引起酯化时粘度进展加快，控制不好将造成醇酸树脂发浑不透明，使漆膜抗水性能和耐候性能降低。

　　醇解反应通常在240℃下进行，温度太低，将影响醇解速度，从而延长反应时间;温度太高可缩短醇解时间，但造成树脂色泽加深，同时会导致聚合和多元醇醚化等副反应。

所以应严格控制醇解反应的温度。

　　2.2醇酸树脂酯化反应终点的控制

　　酯化是制造醇酸树脂的主要化学反应：

　　酯化反应终点通常是通过控制酸价和粘度使其达到规定的技术要求来进行控制。

酸价的大小表示一定的反应程度，粘度的高低则表示树脂分子链节的长短。

生产时，一般是在酸价达到技术指标后，再将粘度在一定时间内维持到合格的指标范围，如粘度上升较快，酸价下降迟缓，达不到指标要求，则要密切注意树脂的胶化问题。

　　2.3醇酸树脂粘度对涂料性能的影响

　　粘度与树脂相对分子质量的大小密切相关，相对分子质量越大粘度越大，反之则小。

粘度的大小影响到涂料的一系列性能，如干燥性、耐水性、施工性和颜料分散性等。

　　2.4醇酸树脂酸价对涂料性能的影响

　　酸价的大小反映出树脂酯化反应的深度。

保持一定的酸价对颜料有一定的润湿和稳定作用，还能增加漆膜附着力，提高其机械性能。

但若酸价太高，会造成漆膜抗水性不良或者导致使用碱性颜料（如氧化锌、锌黄、红丹等）的油漆在贮存过程中产生增稠甚至肝化等弊病。

　　2.5纳米材料对涂料性能的影响

　　2.5.1纳米氧化锌（ZnO）

　　具有良好的耐光、耐候性能，不粉化，热稳定性好，其熔点高达（1975±25）℃，无毒无味，对微生物（细菌、霉菌、病毒甚至包括藻类和原生物）具有很强的杀菌能力。

　　2.5.2纳米气相二氧化硅（SiO2）

　　无定型白色粉末，表面存在不饱和的残键及不同键合状态的羟基，分子呈三维网状结构，能对漆膜形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和热老化目的，同时可提高漆膜中颜料的悬浮性（即防沉淀性），具备优异的触变性能。

　　配方中加入一定比例的纳米氧化锌和纳米气相二氧化硅，可提高漆膜的耐沾污性和耐洗刷性，降低基料用量和生产成本，减少烟气和毒性，提高体系的CPVC（油漆中的临界颜料体积浓度），改善漆膜的综合性能。

　　2.6改性醇酸树脂对涂料性能的影响

　　配方中用有机硅树脂、210酚醛树脂对醇酸树脂进行改性，极大地提高了醇酸树脂漆膜的耐温、耐潮湿、抗水、抗盐雾及抗化学品等综合性能。

　　2.7产品技术指标

　　改性醇酸低播焰船舱漆的理化性能检测结果

　　如表1~3所示。

　　表1理化性能检测结果

　　注：

由上海远东防火试验中心检测。

　　表2产品燃烧特性试验结果

　　表3产品耐火试验观察情况记录

　　注：

由上海远东防火测试中心检验。

　　3结语

　　低播焰性能是船用饰面材料燃烧性能的一个重要指标。

改性醇酸低播焰船舱漆投放市场以来，由于其工艺简便，价格低廉，产品中不含苯类及重金属等有毒物质，符合国家高新技术产品目录2000版06030611条款要求，深受国内外广大客户的青睐。

其潜在商机巨大，必将得到越来越广泛的应用。

　1外墙涂料耐久性

　　1.1耐候保色性

　　装饰功能是外墙涂料的重要功能之一。

外墙涂料长期暴露于户外，受到风吹、雨淋和日晒，经过一段时间后，饰面的外观会发生粉化、变色、褪色、失光等现象。

对高性能外墙涂料的耐候保色要求一般是8～10a以上，相当于国家标准中人工加速老化1000h以上，其变色不大于2级。

涂膜的粉化、褪色和变色与涂料的基料和颜料有着密切的联系。

（1）基料与耐候保色性

　　基料对涂料的性能起着决定性的作用。

外墙饰面受紫外线、日晒及雨水的作用会逐级劣化，其中紫外线的影响最大。

它能使基料聚合物发生化学反应而变质。

如果乳液聚合物含有聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚醋酸乙烯和聚丁二烯等，受到紫外线照射，很容易发生主链断裂、分子间交联或降解反应。

　　这样基料中聚合物因交联或降解会引起涂膜物性的变化：

分子间交联会使延伸性降低，而主链断裂会降低涂膜的强度，最终导致外墙涂料的泛黄或粉化。

所以在配制高性能外墙涂料时应注意基料的优选，选择耐候性优异的乳液作为基料。

硅改性丙烯酸乳液和水乳型聚氨酯是目前发展最快、最具开发前景的涂料基料品种。

这些基料聚合物分子间较高的化学键能和特殊的分子结构决定了它们具有优异的抗老化性能，其人工加速老化均超过1500h，有的甚至达到3000h，完全能够满足高性能外墙涂料对基料耐候性的要求。

当然乳液的耐候性不仅跟品种有关，而且还跟乳液中乳液颗粒的尺寸和乳化体系紧密相关。

乳液颗粒越细，所形成的涂膜越完善，其耐候性相应地也较优良。

此外，还在乳液中加入一定量的紫外线吸收剂，可以减少紫外线对涂膜的损伤。

（2）颜料和耐候保色性

　　涂料的涂膜主要由基料聚合物和颜（填）料构成。

因此2种主要组分的种类和比率决定着涂膜的结构和物性。

在涂料配方中，若颜料体积浓度（PVC）低于临界PVC，颜料粒子分散在基料聚合物连续相中，形成“海—岛”结构;但如果PVC超过临界PVC时，基料聚合物就不能将颜料粒子间的空隙完全充满，颜料粒子松散堆积，其间出现空隙，涂膜的耐洗刷性、耐污染、耐候性急剧下降。

同类乳液品种，PVC越低，光泽越高，耐候性、保色性越差。

所以，在配制高性能外墙涂料时应严格控制PVC尽量小于临界PVC，保证涂膜的完整。

　　颜料的主要作用就是使涂膜具有一定的遮盖力和呈现不同的色彩，因此要使涂膜具有优异的耐候性，颜料就需具有较好的遮盖力和着色力，较高的分散度，鲜明的颜色以及对光的稳定性等。

耐候性优异的白色颜料不仅自身的颜色始终如一，而且能吸收大量紫外线，减轻紫外线对基料或其他彩色颜料的破坏作用，即提高涂膜的耐候保色性。

白色颜料中应用最广、效果最好的是金红石型钛白粉。

彩色颜料中无机和有机颜料均在使用，但从涂膜的耐候性能考虑，一般使用无机颜料比较适合。

无机颜料的耐光性和耐候性一般优于有机颜料，目前在外墙涂料中主要采用耐候性优异的铁系颜料。

　　另外，在高性能涂料中应尽量避免使用易粉化的填料，而使用具有较好耐候性及酸碱稳定性的填料。

应用效果较好的有沉淀硫酸钡、石英粉、云母粉和硅灰石粉等。

硫酸钡也叫重晶石，是高能射线防护很好的防护材料，具有成本低，施工方便，使用寿命长等优点;重晶石具有吸收X射线的性能，重晶石砂浆是一种容重较大、对X射线有阻隔作用的砂浆;做防射线砂浆及混凝土的重晶石，BaSO4含量应不低于80%。

用重晶石制做钡水泥、重晶石砂浆和重晶石混凝土，用其来代替金属铅板屏和核反应堆和建造科研、医院防X射线的建筑物。

为X光室，CT室，和工业探伤防护，核医学，核工业，等高强辐射防护的首选材料;具有国家专业部门颁发的产品检测报告，并对客户提供硫酸钡施工方法及比例配方。

　　专业上讲硫酸钡涂具有防辐射的作用，一般医用上主要用在放射科，讲硫酸钡粉刷在墙上用来防止辐射，

　　一、底材处理

　　1、底材处理的必要性：

建筑物待装饰表面均为多孔型水泥性墙体，墙壁的干燥速度，依气候、温度、湿度、材料的种类与保水性的不同，致密程度等诸多因素影响，会决定墙壁表面涂装状况。

对墙体涂装影响较为严重的可能原因是墙体内可溶性盐类，如硫酸钡等对涂膜的影响最为严重，会造成涂膜的剥离及凹陷、退色、发花等诸多现象。

同时，多孔型墙壁也由于毛细孔虹吸作用，外界的腐蚀性气体、水份均会渗入其中，腐蚀建筑物中的金属构件，影响建筑物使用性能，因此，底材处理成为十分关键的一步。

防止类似状况发生可采用相应的底材处理产品来解决该类问题。

　　2、底材处理推荐工艺：

（1）清底：

在墙体抹灰完毕熟化2-3周，含水率10%以下，PH值10以下。

清理表面颗粒及疏松的附着物;表面细小的孔洞、凹陷及缝隙用水泥腻子予以补平。

（2）底涂：

可酌情选择共想牌水泥漆、防碱底漆、配色底涂等建筑材涂料。

　　二、涂刷

　　1、底涂：

清除墙面污物，用砂纸打磨腻子补平缺陷，滚涮或喷底涂。

待底涂完全干燥后再开始涂面涂。

　　2、面涂：

将面涂充分搅匀，根据施工需要酌情加入适量的清水（一般不超过10%）调稀后开始涂刷;涂刷完第一遍后待完全硬干后（最少2小时以上）;再开始涂第二遍，在涂刷过程中注意发现有漏底或不均匀的地分随时补刷。

　　3、注意事项：

　　A、涂刷前墙面要干燥，新墙体应超过21天养生期，使水泥熟化。

　　B、施工天气条件在相对温度不大于85%，涂料完成造前气温不低于5℃两个小时

颜料级硫酸钡-沉淀硫酸钡

　　在沉淀硫酸钡中加入硝酸钾，会使硫酸钡溶解度增加。

这是因为加入了强电解质KNO3，使溶液中离子数增加，由于带有不同电荷的离子相互吸引，Ba2+和SO42-的活动性有所降低促使

　　BaSO4==Ba2++SO42-

　　平衡向右移动。

从而增加溶解度直到达到新的平衡，这种加入不含相同离子的电解质而使溶解度增大的效应叫“盐效应”。

　　沉淀硫酸钡盐泥工艺步骤：

a：

制浆-在盐泥料中按1∶3-5的量加水搅拌，通蒸汽加热至70-100℃;b：

溶解-在盐泥浆料中加入4-6倍的溶剂A，搅拌50-70分钟，保持料温在50-70℃反复操作多次;c：

反应-在料液中加入浓度为1-5%的溶剂B，加入量为料液量的3-6倍，搅拌并保持料液温度为50-70℃，反复操作多次;d：

分离-过滤并用清水洗涤上述料液，反复洗涤多次，直至料液电导率为100μs/cm，或不含氯离子（cl）为止。

　　沉淀硫酸钡产品用途:

用作油漆、油墨、塑料、广告颜料、化妆品、蓄电池的原料或填充剂，橡胶制品中既作填充剂，又起补强作用，聚氯乙烷树脂中作填充剂和增重剂，印像纸及铜板纸的表面涂布剂，纺织工业用的上浆剂。

玻璃制品用作澄清剂，能起消泡和增加光泽的作用。

可作为防放射线用的防护壁材。

还用于陶瓷、搪瓷、香料和颜料等行业。

也是制造其他钡盐的原料料——粉末涂料、油漆、船用底漆、军械装备漆、汽车漆、乳胶漆、内外墙建筑涂料、能提高产品耐光、耐候、耐化学及电化学腐蚀性和产品装饰效果，增强涂层的抗冲击强度。

无机工业用作制造其他钡盐如氢氧化钡、碳酸钡、氯化钡等的原料。

木材工业生产木纹印刷板时用于打底和调制印刷漆料。

有机合成中作为绿颜料和色淀生产体质填料。

　　用作颜料的硫酸钡可从天然矿物中提取，或可通过硫酸钠和硫化钡溶液反应制得，还可以从生产过氧化氢的副产物获得。

硫酸钡的折射率较低，是立德粉的主要组分。

硫酸钡也是二氧化钛-钡复合颜料的组分，后者为25%锐铁矿型二氧化钛和75%硫酸钡的共沉淀物。

当铅白作为室外建筑涂料的主要颜料时，硫酸钡有时可作为掺合剂。

由于涂料是以重量销售，硫酸钡因其较高的相对密度而成为一种常用的体质颜料。

　　颜料级硫酸钡是由矿物重晶石获得，也可以用合成的硫酸钡粉沉淀物质制成。

通常用湿法研磨矿物，进行漂白、冲洗、干燥、分选。

高品质的沉淀硫酸钡颜料或重晶石颜料至少含有96%的硫酸钡，其余的主要是氧化硅和石膏，以及微量的氧化铁。

重晶石颜料的折射率为1.64，相对密度为4.30~4.46，吸油量为5~12g/100g，平均颗粒大小为2~5μm，粒径范围为0.1~30μm。

重晶石颜料的化学性质不活泼，其作为体质颜料最重要的性质是它的高密度和低吸油量，易为油和涂料基料所润湿和容易研磨。

由于在酸和碱条件下都相当稳定，重晶石颜料在高酸性或高碱性涂料中很有效，但在应用时需要特别注意配方的调整，因为比起大部份其它颜料，重晶石更易趋向于快速沉淀。

重晶石的其它应用还包括油毡和地板复合涂料。

硫酸钡的可以做哪几种漆

　　MICROBARI系列硫酸钡纯度高、粒度细且分布均匀，具有化学惰性、耐酸、耐高温、抗腐蚀、高白度、高折光率、易分散等优异特性，同时还具有较强的射线吸收功能，作为体质颜料被广泛应用于各类高级涂料、油漆、油墨等行业，同时作为填料也大量应用于塑料、橡胶、陶瓷及摩擦材料等领域。

此外，硫酸钡可达到其重量的80﹪填充率，应用于排水管、音箱、音响，可有效的隔绝噪音、杂音，用于家电用品外壳可提供高光泽、色相佳、耐刮性、尺寸安定性好等优点。

　　油漆

　　硫酸钡优于其它大多数填充剂，具有低凝聚性、光分散性低及颗粒精细等特点，特别适用于颜料面漆、清漆、喷漆等具有耐化学性与耐候性。

其惰性、不溶于水、酸、碱有机中介，极佳的光泽性与颗粒的精细度使得面漆于长期暴露中可得到保护。

硫酸钡推荐用于面漆，其可增加表面硬度、颜色稳定性。

　　硫酸钡具有高填充性，可应用于所有涂装系列，例如：

底漆、厚浆涂料等所有类型，其低比表面积与粒径分布性及易流动性，使硫酸钡于加工过程中具有低磨损性，硫酸钡推荐用于自动底漆表面层，甚至于高填充时亦保持很好的均匀与光滑度。

　　乳胶漆

　　硫酸钡用于乳胶漆，有“耐酸”乳胶漆之称。

甚至于暴露时亦有耐酸性能。

硫酸钡的易分散性、保旋光性与易流动性可增加其化学性能。

　　粉末涂料

　　用于粉末涂料中，硫酸钡可改善其光泽性、流动性、填充性及与各种颜料的兼容性。

　　颜料

　　硫酸钡用作二氧化钛及颜料于塑料中的垫片可减少颜料的添加量并可节约10﹪左右的成本，光反射可保持颜料之完整色。

　　绝缘材料

　　涂料中的钛白粉或颜料粒子通常不可能完全分散，粒子会团聚在一起造成散射率及遮盖力下降，使这些钛白粉团聚物成为极大的浪费。

MICROBARI亚微米硫酸钡平均粒径在0.8μm左右，约为钛白粉粒子（平均粒径0.3μm左右）的两倍，加入MICROBARI亚微米硫酸钡，其介观微晶体粒子能将团聚的钛白粉粒子分开，每个亚微米硫酸钡粒子都具有足够的表面能，周围能吸附4-10个钛白粉粒子，有效地实现空间位隔，从而使每个钛白粉粒子的散射率达到最大。

　　将MICROBARI亚微米硫酸钡作为体质颜料应用于薄喷粉末涂料、电泳涂料、高光泽涂料等高端产品，能使你的产品在技术及价格上更具竞争优势。

　　硅橡胶、混炼胶

　　作为填料，用于增加硅橡胶的硬度，减少其弹性。

　　印刷油墨

　　低磨损性、高光泽度与颜色的稳定性、低凝聚性、并结合其易流动性使得硫酸钡适用于高质量之印刷油墨。

　　纸张涂料

　　用于生产纸张涂料，引入中可增加其光泽度、流动性、例如艺术纸中白色透明彩纸.二氧化钛部分可用双倍硫酸钡代替而不会损失其光泽度。