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广西城信碳酸钙科技有限公司

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碳酸钙在粉末涂料中应用

2014/3/31 22:13:36点击:
1.前言
    碳酸钙是无嗅无味的白色粉末,是用途最广泛的无机填料之一,分子式为CaCO3,相对分子量为100.09。作为一种优质的填充剂和白色颜料,碳酸钙具有价格便宜、资源丰富、品位高等特点,广泛应用于涂料、塑料
1.前言

    碳酸钙是无嗅无味的白色粉末,是用途最广泛的无机填料之一,分子式为CaCO3,相对分子量为100.09。作为一种优质的填充剂和白色颜料,碳酸钙具有价格便宜、资源丰富、品位高等特点,广泛应用于涂料、塑料、橡胶等领域。

    粉末涂料是一种不含溶剂、无挥发份的固体涂料,属于最有发展前景的涂料之一。

    碳酸钙应用于粉末涂料中,以期达到高上粉率、高喷涂面积、无沙粒、无重金属等优良的性能。

    2.碳酸钙的种类、性质及其在粉末涂料中的作用

    2.1碳酸钙的分类

碳酸钙的分类

碳酸钙的分类

    2.2碳酸钙的性质

    碳酸钙,无毒、无刺激、无气味、呈白色,干燥不含结晶水,为柔软粉末,硬度为莫氏3号。沉淀碳酸钙即是化学方法生产的碳酸钙,平均粒径在0-6um之间,白度为95%以上,此即通常粉末涂料所用的碳酸钙。改变碳酸钙的生产工艺,可以制得成为立方体的、纺锤体的、球状的、针状的、链状的等各种微细、超细碳酸钙。

    重质碳酸钙是以天然的方解石、石灰石、白垩、贝壳为原料,用机械的方法将其磨碎,并达到一定的细度,由于该产品的性质不纯,故在粉末涂料应用中受到限制。

    活性碳酸钙即是对碳酸钙粉末进行表面处理,形成表面改性层,从而改善碳酸钙粉末的表面性能。根据表面处理活性剂的不同。可分为两类:一种是硬脂酸、硬脂酸钙、树脂酸、松香酸、聚丁二烯等处理的;另一种是以酞酸酯偶联剂、磷酸酯偶联剂、硅烷偶联剂等处理的,从而由于粒径的不同、表面处理剂的不同,从而形成各种系列产品,此处不再举例。
2.3常见用于粉末涂料的碳酸钙一些重要参数


  高光钙 消光钙 普通钙 重质钙
平均粒径um 1.15 5.14 1.5 2.7
外观 白色粉末 白色粉末 白色粉末 灰白色粉末
比表面积-m2g-1 24 / ≥2.8 ≤1.0
白度% ≥98 ≥98 ≥97 ≥89
碳酸钙的质量分数% ≥96 ≥96 ≥96 ≥90


   2.4碳酸钙在粉末涂料中的作用

    A:在粉末涂料中起骨架作用,它们的填充可以增加涂膜厚度,提高涂层的耐磨性和耐久性。

    B:可以降低涂料的成本,一般碳酸钙的价格都比其它的无机填料价格低,在涂料中碳酸钙的添加的数量都比较大,所以添加碳酸钙可以使粉末涂料的成本降低。

    C:可以提高粉末涂料的上粉率和喷涂面积,另外它不含重金属,是不含重金属类粉末涂料的首选填料。

    3.实验部分      

   3.1原材料及配方   

   为了检验碳酸钙的性质,我们选择硫酸钡、滑石粉、高岭土、云母粉等与其作对比性实验。实验的配方如下:


  1 2 3 4 5 6 7 8
环氧树脂 32 32 32 32 32 32 32 32
聚酯树脂 32 32 32 32 32 32 32 32
流平剂 5 5 5 5 5 5 5 5
安息香 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
其它助剂 2 2 2 2 2 2 2 2
碳酸钙a 30 / / / / / / /
碳酸钙b / 30 / / / / / /
硫酸钡a / / 30 / / / / /
硫酸钡b / / / 30 / / / /
云母粉 / / / / 30 / / /
滑石粉 / / / / / 30 / /
硅灰石 / / / / / / 30 /
高岭土 / / / / / / / 30
  备注:   除了此实验外,我们还按类似的方法做了各种填料的纯聚酯样板进行QUV测试,此处不再列表,我们将在结论中讨论。

3.2生产工艺

    正因为是作对比性测试,所以每个配方的生产工艺都一样,即:计算—称量—预混合—挤出—压片—冷却、破碎—粉碎—分级、过筛—喷涂—烘烤—检测。

3.3结果及分析      测试结果如下:


  碳酸钙 a 碳酸钙 b 硫酸钡 a 硫酸钡 b 云母粉 滑石粉 硅灰石 高岭土
膜厚(um) GB/T13452.2-92 60-80 60-80 60-80 60-80 60-80 60-80 60-80 60-80
外观 (目测) 平滑 轻微桔皮 平滑 轻微桔皮 平滑 平滑 轻微桔皮 平滑
光泽(60℃) GB/T9754-88 80 65 82 67 70 66 65 71
耐冲击(cm*kg )GB1732-93 50 pass 45 pass 50 pass 45  pass 50  pass 50  pass 50 pass 50 pass
表面硬度(H) GB/6739-96 2 2 2 2 3 2-3 2 2
划格(级) GB9286-88 0 0 0 0 0 0 0 0
与180℃*25min 的△E 0.30 0.61 0.40 0.73 0.25 0.71 0.54 0.75
  备注: 所有配方的固化条件为180℃*15min,测色差时用180℃*25min对比于180℃*15min的情况。

 


    另外,据我们所做的纯聚酯的QUV的测试结果如下:


  240h       QUV-B 480h          QUV-B
保光率 % 变色性 保光率% 变色性
碳酸钙a 59.1 明显变色 28.8 严重变色
碳酸钙b 58.5 明显变色 27.5 严重变色
硫酸钡a 92.5 不变色 81.4 轻微变色
硫酸钡b 93.8 不变色 86.5 轻微变色
云母粉 94.4 不变色 87.8 轻微变色
滑石粉 92.1 不变色 78.6 轻微变色
硅灰石 82.3 轻微变色 40.4 严重
3.3.2实验结果分析

   从上述的实验结果,结合一些试验数据,我们可以归纳如下几点:

   1:碳酸钙可以做高光产品的填料,而且它的光泽不比其它的填料低

   2:一般半光产品,可以用直接加入碳酸钙调出,无须加入B68类的消光剂,节约成本。

   3:碳酸钙本身也是一种白色的无机颜料,可与钛白粉配合使用,制得价廉物美的产品。
4:相对于其他几种填料,碳酸钙最适合用于一些要求重金属含量低的产品,如婴儿车、儿童玩具等。

   5:碳酸钙可提高涂料的上粉率和喷涂面积,尤其用在混合粉中比较明显。

   6:如果做的是户外耐候型产品,那么切不可选择碳酸钙作填料。

   7:为避免由于碳酸钙吸油量高而引起涂膜表面桔皮,可以在基料中加入少许的氢化蓖麻油。

    4.结语

   从测验的结果可以看出:碳酸钙应用于粉末涂料中的性能优异,是一种比较理想的粉末涂料填料。