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耐热无机颜料

时间:2014-02-17 信息来源:www.titanos.cn

标准氧化铁黄,由于其具有高的遮盖力和不透明度、优异的耐候性、耐光性和耐化学介质性及较低的价格,使其在性能和成本方面具有很大的优势,是理想的能形成各种颜色色调的无机颜料。但其在高温固化涂料(如卷材涂料、粉末涂料或烤漆)中的使用却受到了限制。是为什么呢?

氧化铁黄在高温条件下,其针铁矿结构(FeOOH)会脱水而部分变成赤铁矿(Fe2O3),赤铁矿(Fe2O3)是氧化铁红的晶体结构。这就是为什么标准氧化铁黄在固化前会出现变暗变红的现象(图1)。在温度接近160时会发生这种变化,这取决于固化时间、基料体系和涂料配方本身。

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l耐热无机颜料

在配方中加入我们的NubiferK系列铁酸锌和Nubifer Y-7050耐热氧化铁黄无机颜料,可以克服标准氧化铁黄本身较差的耐热性这一缺陷。

lNubiferK系列尖晶石结构铁酸锌

铁酸锌是含有ZnFe2O4针状晶体结构的复合无机颜料(图2)。就像氧化铁黄,它们具有优异的耐光性、耐候性和耐化学介质性以及高的遮盖力和不透明度,但它们也能经受高温。然而,它们不能直接被用作氧化铁黄的替代品,因为它们的颜色明显不同,铁酸锌是一种更深的暗棕色的色调(图3)。

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我们产品系列中特别值得一提的两种铁酸锌是:Nubifer Y-905K和Nubifer Y-805K。后者比前者更深更红,并且据报道也是市场上最具有热稳定性的铁酸锌。在聚丙烯中,它可经受300ºC 5分钟的时间,而NubiferY-905K在相同条件下只能达到260ºC。然而,Nubifer Y-905K足以满足卷材涂料、粉末涂料或烤漆常规的固化参数(图4)。

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lNubiferY-7050

通过大量的研发工作,我们已研制出完全无机包覆的标准氧化铁,能防止它在高温条件下改变颜色。由于完全是无机的,这种包覆物不含任何硅烷或其它有机化合物,所以它与各种基料兼容。

环氧类丙烯酸烘干漆为例:在220下固化20分钟时,标准氧化铁黄已经出现颜色变化,而Nubifer Y-7050实际上未受影响。在比通常的固化温度略高的温度下(240),差距更大,因为标准氧化铁黄完全变成棕色,而Nubifer Y-7050能保持相当稳定的色调(图5)。

l替代颜料棕24

钛酸铬棕24(PBr24)是一种黄色、浅棕色的复合无机颜料,由于其杰出的耐热性,广泛用于需要在高温下施工,能形成米色/浅黄色色调。此外,它还具有优异的耐化学性、耐候性和耐光性以及高的遮盖力。如果在饱和色或相同剂量的冲淡色下,PBr24的颜色与Nubifer Y-7050的颜色是不同的。如果只使用一半量的Nubifer Y-7050,能以低得多的成本得到非常类似的米色色调,但是采用PBr24的成本要比Nubifer Y-7050昂贵得多,需要高出50%的成本才能获得同样的颜色(图6)。

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在聚酯HAA粉末涂料中,Kesternich试验(耐SO2性)和QUV-A试验结果显示,用Nubifer Y-7050替代PBr24得到的这些米色色调不影响耐热性、耐化学性或光稳定性。热稳定性的结果显示见图7。

从这些结果中,我们可以得出结论,即Nubifer Y-7050在冲淡色时显示具有比PBr24更好的性价比。我们考虑到PBr 24的价格是Nubifer Y-7050的两倍,用后者着色价格可以便宜4倍,而且涂层具有相同的化学和物理性能(表1)。

l替代红色有机颜料

粉末涂料、卷材涂料或烘烤涂料中使用的红色有机颜料可以部分地被Nubifer Y-7050 和NubiferY-905K替代,且不会显著影响涂层的色调或遮盖力。如图8和图9所示,着色成本的降低是一个额外的优点。

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正如图中所示,Nubifer Y-7050和Nubifer Y-905K是替代多达30%的PR254或PR170的很好的替代品,不会造成颜色色调或遮盖力大的变化,但却能使着色成本大幅降低:约能替代25%左右的PR254和19~20%的PR170。Nubifer Y-905K对颜色的影响最小,特别是在使用PR170的情况下,替代20%~30%的PR170导致的色差仅为dE0.6-0.7。

lNubifer Y – 7050配制高性能涂料

正如已经提到的,在高温固化涂料中使用标准的氧化铁黄配制不同的色调是受限制的,因为在需要的固化条件下颜色会变化。克服这一局限性的方法是使用高性能的无机或有机颜料,但是这意味着涂料成本的大幅增加。现在你可用Nubifer Y-7050来得到这些颜色,以较低的价格获得高温稳定的涂层。在图10~12中给出了某些热稳定的RAL颜色。

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进行QUV–A试验来证明用Nubifer Y- 7050替代PBr 24不会影响这些RAL颜色的耐候性。12小时的循环是由4小时(50 ± 3)℃的冷凝和接下来8小时(60± 3)℃的紫外光照射组成,共运行2354小时。如图13~15所示,在试验结束时含有Nubifer Y- 7050的配方与那些含有PBr24的配方相比,表现出非常相似或甚至更好的QUV -A的稳定性。这些试验中使用的基料体系是在130 下固化30分钟的醇酸三聚氰胺。

 

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l总结

标准氧化铁黄,由于其具有高的遮盖力和不透明度、优异的耐候性、耐光性和耐化学性及较低的价格,使其在性能和成本方面具有很大的优势,是理想的能形成各种颜色色调的无机颜料。但其在粉末涂料、卷材涂料、高温烘烤涂料中的使用却受到限制。因为在这些情况的固化条件下,它们的色调会变暗变棕色。解决的办法是使用热稳定的无机颜料(如PBr 24)或有机颜料,但这会使得配方更昂贵。现在有了成本较低、能获得类似性能的方法可供选择:

• Nubifer Y-7050 :纽碧莱(Nubiola)的完全无机包覆的热稳定的氧化铁黄,使得它在高达240 ℃时仍能稳定

• Nubifer K系列产品:Nubiola公司的铁酸锌和特殊的Nubifer Y- 905K ,在不同高温固化涂料中,它们显示出的颜色变化几乎可以忽略不计。

通过在配方中使用这些产品,你可以配制各种色调的具有高性价比的高性能卷材涂料、粉末涂料和烘烤涂料。

 
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