關(guān)鍵詞：功能性顏料;珠光顏料;涂料

    當(dāng)前，涂料應(yīng)用無(wú)所不在，無(wú)論是汽車零部件、建筑材料、家用電器，還是日常生活用品，都用涂料加以色彩修飾。其實(shí)涂料不僅帶給我們不同的色彩效果，還賦予物件修飾保護(hù)的作用，在特定需求的領(lǐng)域還提供一些特殊功能，如導(dǎo)電功能、導(dǎo)熱功能、隔熱功能等等。作為涂料成膜物質(zhì)中的一個(gè)重要組成部分，顏料對(duì)于保證涂料的以上功能起著不可替代的作用。于是人們?cè)絹?lái)越多開始關(guān)注于功能性顏料的研究和發(fā)展，其**能性珠光顏料的研究就是一個(gè)發(fā)展方向。珠光顏料的著色原理來(lái)自材料對(duì)光線的反射、折射和干涉的共同作用，因此珠光顏料自身的材料、結(jié)構(gòu)、形狀、粒徑在很大程度上影響珠光顏料的顏色、彩度、透明度、閃爍度等效果。目前市場(chǎng)上珠光顏料品種多樣，世界知名的珠光顏料制造商默克(Merck)公司和巴斯夫(BASF)公司的產(chǎn)品在涂料行業(yè)始終占據(jù)著主導(dǎo)地位。

    功能性珠光顏料不僅具有珍珠般的色彩效果，同時(shí)還兼具獨(dú)特的功能特性。在這類顏料中發(fā)展*快的就是導(dǎo)電珠光顏料、紅外線吸收顏料和紅外線反**料。Merck公司的Minatec?系列產(chǎn)品包括專門的導(dǎo)電顏料和紅外線吸收顏料。Solarflair?產(chǎn)品系列屬于紅外線遮蔽型顏料。這些功能性顏料廣泛用于導(dǎo)電地坪、汽車保險(xiǎn)杠、汽車零部件、電子塑膠產(chǎn)品、遮陽(yáng)棚、綠色屋頂?shù)鹊阮I(lǐng)域。

    1導(dǎo)電珠光顏料

    根據(jù)其材料的種類不同，導(dǎo)電顏料可分為以下4類：炭系列導(dǎo)電顏料(如石墨、乙炔墨、碳纖維、炭黑等);金屬導(dǎo)電顏料(如銀粉、銅粉、金粉、鋁粉、鎳粉等);金屬氧化物導(dǎo)電顏料(如氧化鋅、氧化銻的混合物等);導(dǎo)電珠光顏料。

    炭系列導(dǎo)電顏料的導(dǎo)電性能優(yōu)良，應(yīng)用廣泛，但是附著力和耐油性差，而且顏色很暗、單一、不美觀，只能用于黑色或灰色涂料，無(wú)法在白色或者透明色的涂料中使用，因而應(yīng)用受到極大限制。金屬導(dǎo)電顏料的導(dǎo)電性能優(yōu)異，但是密度較大，在涂料中的穩(wěn)定性差，而且由于金屬自身的活性較高，產(chǎn)品的耐化學(xué)性差，易變色，價(jià)格也昂貴，目前已經(jīng)很少使用。金屬氧化物導(dǎo)電顏料目前仍處于實(shí)驗(yàn)室的研究階段，還沒(méi)有在市場(chǎng)上使用。相比之下，導(dǎo)電珠光顏料不僅導(dǎo)電性高，密度小，顏色淺，而且產(chǎn)品穩(wěn)定，耐腐蝕性好，成本低，是比較適宜使用的一類導(dǎo)電顏料。

    1.1組成和特點(diǎn)

    導(dǎo)電珠光顏料通常為片狀結(jié)構(gòu)，由云母基材和云母外包覆的金屬氧化物組成。云母基材一般為薄片狀，外面包覆的金屬氧化物一般為摻雜金屬的二氧化錫或摻雜非金屬的二氧化錫，見圖1。由于云母基材和外層包覆物非常薄，一般多為半透明或透明，這也是導(dǎo)電云母珠光粉適用于淺色涂料的一個(gè)重要原因。片狀導(dǎo)電珠光顏料粒子間的接觸面積大，導(dǎo)電性能也較高。該類導(dǎo)電顏料的材料來(lái)自天然無(wú)機(jī)物，產(chǎn)品的化學(xué)性能穩(wěn)定，不易被腐蝕或氧化。采用該顏料的導(dǎo)電涂料導(dǎo)電耐久性也較強(qiáng)。

功能性珠光顏料在涂料中的應(yīng)用

    也有一些導(dǎo)電珠光顏料在片狀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了球形結(jié)構(gòu)。例如Merck公司的Minatec?40CM和Minatec?60CM，就是在片狀結(jié)構(gòu)上增加了金屬氧化物包覆球形二氧化硅，見圖2。這種結(jié)構(gòu)可以很大程度地提高珠光顏料之間的連接性，從而達(dá)到*佳的導(dǎo)電效果。這種特殊結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電珠光顏料比單一的片狀導(dǎo)電珠光顏料的導(dǎo)電性要強(qiáng)。

 功能性珠光顏料在涂料中的應(yīng)用

    1.2在涂料中的應(yīng)用

    導(dǎo)電珠光顏料作為一種功能性顏料廣泛用于導(dǎo)電地坪、汽車保險(xiǎn)杠、汽車零部件的塑料制品、電子塑膠產(chǎn)品、電子元器件等各種領(lǐng)域。導(dǎo)電珠光顏料無(wú)需砂磨，易于分散，無(wú)需添加額外的分散助劑，可以在涂料生產(chǎn)的*后階段加入，而且由于它呈半透明或透明，對(duì)涂料顏色幾乎沒(méi)有影響，尤其適用于淺色涂料。

    2紅外線反射珠光顏料

    按波長(zhǎng)范圍，太陽(yáng)光光譜分為3部分：紫外光區(qū)(295~380nm)，占地球接收到太陽(yáng)總能量的2%;可見光區(qū)(380~780nm)，占地球接收到太陽(yáng)總能量的44%左右;紅外光區(qū)(780~2500nm)，占地球接收到太陽(yáng)總能量的54%左右?？梢姽饪梢允怪参镞M(jìn)行光合作用，有利于植物的生長(zhǎng)，也有利于人類的日常生活，而紅外光卻帶給地球太多的熱量，于是人們希望得到更多的可見光，盡可能少的紅外光。

    研究表明：大部分顏料(如鈦白粉、硫化鋅、酞菁藍(lán)等)都具有紅外線反射的功能。根據(jù)種類不同，這些顏料表現(xiàn)出不同的紅外線反射能力，而且顏色種類多樣，廣泛用于一些隔熱保溫材料上。目前市場(chǎng)上的紅外線反**料多為遮蓋力較強(qiáng)的無(wú)機(jī)顏料或有機(jī)顏料，這類顏料都需要進(jìn)行砂磨才能夠加入涂料中，增加涂料的生產(chǎn)工序，進(jìn)而增加成本，而且這些顏料一般具有較好的遮蓋力，僅適用于一些對(duì)透明度沒(méi)有要求的領(lǐng)域。那么，對(duì)透明度有要求的領(lǐng)域怎么來(lái)阻隔紅外線呢?比如汽車的天窗、建筑物的透明玻璃屋頂、植物的保溫棚、戶外的透明棚等，現(xiàn)在一種具有紅外線反射功能的透明珠光顏料就能夠有效地用于這些領(lǐng)域。目前，在歐美國(guó)家，這類珠光顏料已被廣泛用于戶內(nèi)外領(lǐng)域。

    2.1組成和特點(diǎn)

    紅外線反射珠光顏料是以云母薄片或云母與SiO2的混合物薄片為基材，外面包覆金屬氧化物(常用SiO2)制得。這類珠光顏料具有較高的透明度，可使可見光有效通過(guò)，同時(shí)由于其特殊的結(jié)構(gòu)可以阻止紅外線通過(guò)。該類顏料使用方便，無(wú)需砂磨，可直接加入涂料中，并且對(duì)底色的影響很小或幾乎沒(méi)有影響(視添加量和涂裝厚度而言)。

    2.2在涂料中的應(yīng)用

    對(duì)于某些有透明度要求的領(lǐng)域，比如建筑物的玻璃天窗、汽車的天窗等，要求太陽(yáng)光的可見光透過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)，同時(shí)又要阻擋產(chǎn)生熱能的紅外線，保持室內(nèi)的溫度，那么在這些透明的玻璃上涂上薄薄的一層含有紅外線反射珠光顏料的涂料，就可以有效阻隔室外的熱能，研究表明：室內(nèi)外溫差可達(dá)13℃。紅外線反射珠光顏料同樣適用于一些植物保溫棚。在涂有含該類顏料的涂料保溫棚中，可見光可以完全通過(guò)，提供植物光合作用所需的能量，同時(shí)可以有效地保持保溫棚的溫度。在荷蘭的應(yīng)用實(shí)踐表明，這種保溫棚可以加速植物的生長(zhǎng)，提高生產(chǎn)效率。紅外線反射珠光顏料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性，經(jīng)過(guò)特殊的表面處理后，也適用于戶外耐候性的要求。

    3紅外線吸收珠光顏料

    為了節(jié)約能源，縮短烘烤時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，很多工廠都選用紅外線照射設(shè)備來(lái)對(duì)涂料進(jìn)行加熱干燥。雖然涂料都有一定的紅外線吸收能力，但是研究表明：深色涂料體系吸收紅外線的能力遠(yuǎn)高于白色、淺色涂料體系。因此，在相同的烘烤條件下，淺色涂料會(huì)花費(fèi)更多的烘烤時(shí)間，從而減緩了生產(chǎn)效率。如何提高淺色涂料的紅外線吸收功能就成為人們研究的一個(gè)方向。針對(duì)這一領(lǐng)域，Merck公司開發(fā)了專門用于淺色涂料的紅外線吸收顏料Minatec?230A-IR。該顏料的推出可有效地解決淺色涂料烘烤效率低下的問(wèn)題。Minatec?230A-IR是氧化錫和氧化銻均勻混合后，經(jīng)過(guò)一定的研磨而制得的粒徑小于10μm的透明珠光顏料。這類顏料無(wú)需預(yù)處理，可直接加入涂料中，對(duì)涂料自身的顏色影響甚微。實(shí)驗(yàn)表明：Minatec?230A-IR用量為4%時(shí)，烘烤時(shí)間縮短一半。采用這種紅外線吸收顏料可以有效地節(jié)約能耗，降低成本。試樣烘烤溫度和烘烤時(shí)間曲線對(duì)比圖見圖3。

    雖然Minatec?230A-IR是專門為淺色涂料而研制的，但是對(duì)于深色涂料系統(tǒng)同樣適用。

功能性珠光顏料在涂料中的應(yīng)用

    4結(jié)語(yǔ)

    隨著人們對(duì)顏料要求的不斷提高，各種特殊功能的顏料將會(huì)一個(gè)一個(gè)地開發(fā)出來(lái)，這是行業(yè)的需求，也是科技的進(jìn)步，我們期待著新產(chǎn)品的不斷問(wèn)世。

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