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低VOC金属面漆用浓缩铝条

作者:Aaron M. Hollman博士*、Ingo Giesinger和Dieter Groβschartner,太阳化学公司高性能颜料部,美国俄亥俄州辛辛那提市Spring Grove大街5020号   |  发表于:2016-07-22   |  关键词:,面漆,水性涂料,金属颜料,树脂,聚氨酯涂料   | 摘自: 2016年美国PCI中文版电子杂志5月刊

引言

在过去的几十年中,越来越严格的环境法规成为涂料行业变革的主要推动力。作为全球最大的涂料生产国,中国的许多城市和地区一直在与恶劣的空气质量进行斗争。

为了减少空气污染,政府最近颁布了一个与挥发性有机物(VOC)含量有关的涂料新法规。新法规规定,对施工状态下VOC含量超过420g/L的涂料生产商征收消费税(发票价格的4%)。

除了环境法规,产品安全是驱动涂料行业变化的另一个趋势。全球特别是中国的涂料生产商,比以往任何时候都更加注重开发的生产工艺和成品,最大限度地考虑工作场所和运输的安全。

市场的这些变化趋势对使用铝颜料的金属面漆生产商提出了挑战。溶剂型金属面漆在涂料的各种应用领域中都很流行,包括汽车(OEM涂料和修补漆)、工业、个人消费电子、罐头、卷材、船舶等等领域。

但是一个主要的问题是铝和水之间固有的化学反应会导致氢气的释放。因此,从溶剂型金属面漆到水性的成功转型要求铝颜料在水性体系中保持稳定。本文着重介绍Benda-Lutz® COMPAL WS,这是一种新型的非危浓缩铝条,专门设计用于水性涂料和油墨,具有长期的稳定性。这些颜料有助于生产低VOC甚至零VOC的可持续性涂料。此外,为了安全和易处理,颜料呈一种易分散的颗粒状,这样能提高储存稳定性,并为运输过程带来许多优势。

Benda-Lutz® COMPAL WS水性技术

COMPAL WS 是一种独特的颜料交付形式,是将铝片掺入到水溶性固体载体中。这种非危的铝颜料固体浓缩态或颗粒(见开版图),很容易分散在各种水性涂料中,例如水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料和水性环氧涂料等等。一旦分散,载体能提供长期稳定性和抗气体释放性,同时不影响铝片的光学性能。

目前生产的大部分溶剂型和水性银色涂料是用铝银浆制备的。对于溶剂型体系,通常采用的颜料是大约60%至75%的铝浆,使用的溶剂是矿油精或者是矿油精和石脑油的混合。

这种新型颜料的其中一个突出优点是不含溶剂。因为溶剂的易燃性而受到的限制,在这里就可以排除了。这些颜料被归类为非危险品,它们在运输、储存、装卸和计量等过程中具有众多的优势。

大多数应用于水性涂料的金属浆料,通常是60%〜75%钝化的铝片,它们分散在水或乙二醇中。这些浆料能降低涂料的VOC,但普遍具有储存期短的特征。

另外,在储存时,钝化的铝片通常会暴露在载体基料的水中。COMPAL WS 颗粒能够提供更长的储存期,并在存储过程中不释放气体。事实上,经过安全处理,使得这些固体颗粒成为理想的应用产品。

由于具有独特的产品形态,这些金属颜料的添加与传统颜料浆的添加略有不同。添加时,通常建议将这些颗粒短暂地浸泡在大致相同量的水中。这种预混物通过低速剪切进行混合。一旦完全分散,就可将预混物添加到所需的水性体系中。

已对各种涂料体系中的这些铝颜料进行了测试,发现它们配制成涂料以后具有优异的长期抗气体释放性。需要重点关注的是油漆中的化学成分会极大的影响水稳定性。配方设计师应避免极端的pH条件以及使用具有非常高酸值的树脂。因此,强烈建议进行实验室测试来验证产品的性能。

第一代COMPAL WS

第一代COMPAL WS 的通用性能见表1。如表1所示,该技术可以被用来提供含有各种鳞片状的高着色力浓缩铝条。表1所示的所有颜料都是不含VOC的。它们具有高的颜料含量,含88%到90%的金属,使生产商可以非常灵活性的开发可持续性的好涂料。

表1

公司开发出浮型和非浮型(NL)颜料中间体。作为浮型中间体,COMPAL WS 工艺会稍微降低鳞片的漂浮特性。因此,像COMPAL 4151 WS的等级被分类为半浮型。

这种技术均适用于玉米片状和银元状铝粉。第一代产品包括中等细度(D50〜13mm)非浮型(NL)玉米片状铝粉和三种银元状非浮型(NL)铝粉,其粒径(D50)范围是从11至55mm。

选择的第一代产品涵盖多种光学效果。COMPAL 4411 WS是第一代产品中粒径最大的,一般用于生产高金属闪光银色或彩色工业涂料。细粒径至中粒度等级的光学外观见图1。用含有大约19%颜料份的水性丙烯酸体系制备后对拉板进行比较。

图1

从图1中能清楚地看出,银元状铝粉(COMPAL 4464 WS和4474 WS)从垂直角度上看能提供明显更高的金属质感。正如预期的那样,这些透镜状的铝片也显示了更强的随角异色性。

比较玉米片系列,在大多数水性体系中COMPAL 4151 WS比COMPAL 4242 WS的金属感稍微强些。这是由于这种颜料具有较大的粒径和半浮型的性能特征。

第一代产品可用来生产更多可持续性涂层,如具有优异金属质感和随角异色性涂层(使用4464 WS)、强烈的金属闪光效果涂层(使用4411 WS),或在低颜料浓度时具有优异遮盖力,而且更经济的银色(使用4151 WS或4242 WS)涂层。由于其易于处理,很容易与各种产品混合从而得到无限多种金属效果。

结论

控制排放标准和VOC含量的全球法规将会更加严格。涂料制造商急需生产更多的可持续性环保产品的解决方案。COMPAL WS是一种非危的易分散浓缩铝浆,它允许配方设计师配制零VOC并具有长期稳定性的金属面漆。




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