丘子范①，栾宇①，黄景烽①，陈满英②，陈纪文②
（①佛山市伊思曼化工有限公司, 广东佛山 ，528303；②广东产品质量监督检验研究院，广东佛山，528300）
摘要：本文研发了一种陶瓷基材用氟碳铝粉涂料，其特征是：包括底漆、面漆和清漆，其中：底漆由以下质量百分含量的原料制成：PVDF氟碳树脂10~20% 丙烯酸树脂7~10% 填料15~20% 溶剂 45~55% 助剂 3~5%，面漆由以下质量百分含量的原料制成：PVDF氟碳树脂20~25% 丙烯酸树脂10~15% 颜料5~15% 铝粉3~5% 溶剂50~60%，清漆由以下质量百分含量的原料制成：PVDF氟碳树脂30~40%、丙烯酸树脂 10~20%、溶剂50~60%。其能在陶瓷基材上形成高耐候性金属效果涂层，丰富陶瓷表面装饰效果，还可降低陶瓷釉面烧制能耗。
关键词：陶瓷基材 氟碳铝粉涂料
1 前言
陶瓷作为一种装饰材料，其装饰性的要求越来越高，作为外墙建筑装饰材料，要求陶瓷具有金属感的装饰效果。一般的陶瓷釉面烧结需要高温，普通的铝粉只有600℃的熔点，很难抵御陶瓷釉面烧结的高温。这就很难在陶瓷瓷具表面获得具有金属感装饰效果的铝粉，但在陶瓷外表涂布普通涂料，其耐候性又不能达到外墙装饰要求，而且附着力和承重都很难解决，也很难获得具有金属感装饰效果的普通涂料，这需要人们继续研究陶瓷基材用涂料，使之既能满足外墙装饰要求的耐候性，又能满足附着力和承重力的要求[1]。
本研究的目的在于提供陶瓷基材用氟碳铝粉漆，该氟碳铝粉漆能在陶瓷基材上形成高耐候性金属效果涂层，丰富陶瓷表面装饰效果，降低陶瓷釉面烧制能耗。
同时本研究目的还在于提供上述陶瓷基材用氟碳铝粉漆的制备方法，该制备方法能耗和成本低，每公斤的总费用可以较同类产品可降低1~2元。
2 实验部分
2.1 实验原料
新一代PVDF氟碳树脂为聚偏二氟乙烯多元共聚物，常熟三爱富中昊化工新材料有限公司。丙烯酸树脂为热塑性丙烯酸树脂，进口，美国罗门哈斯公司。填料为碳酸钙、滑石粉和硫酸钡中的一种或几种，国产。溶剂为甲苯、二甲苯、丁酮、异佛尔酮、丙二醇甲醚醋酸酯、邻苯二甲酸二甲酯、混合酸二甲酯DBE和乙二醇单丁醚中一种或几种，国产或进口。铝粉为非浮型铝粉，进口，德国爱卡公司。颜料为钛白粉、无机复合颜料和氧化铁红中一种或几种，其中钛白粉为金红石型，进口，美国杜邦公司，无机复合颜料和氧化铁红则为国产。助剂为附着力促进剂和润湿分散剂，其中附着力促进剂为硅烷偶联剂，进口，美国道康宁公司；润湿分散剂为低分子量不饱和多元羧酸聚合物溶液，进口，德国毕克化学公司。均为工业品。
2.2 涂料的配制
一种陶瓷基材用氟碳铝粉涂料，其特征是：包括底漆、面漆和清漆，其中：底漆由以下质量百分含量的原料制成：PVDF氟碳树脂10~20% 丙烯酸树脂7~10% 填料15~20% 溶剂 45~55% 助剂 3~5%，面漆由以下质量百分含量的原料制成：PVDF氟碳树脂20~25% 丙烯酸树脂10~15% 颜料5~15% 铝粉3~5% 溶剂50~60%，清漆由以下质量百分含量的原料制成：PVDF氟碳树脂30~40%、丙烯酸树脂 10~20%、溶剂50~60%，合计为100%；
制备方法，含以下步骤：
（一）配制底漆
（1）取配制底漆的各原料PVDF氟碳树脂、丙烯酸树脂、填料、溶剂和助剂，按上述计量关系，加入到有回流冷却水的搅拌釜里，调节转速为900~1300r/min，高速分散30分钟；
（2）将充分分散好的各原料加入到研磨机里进行研磨，研磨到细度≤30μm，在分散和研磨过程中温度不能超过38℃，配制得底漆；
（二）配制面漆
（1）按上述计量关系，取铝粉，并将铝粉采用部分溶剂进行预分散，预分散时将铝粉浸泡在部分溶剂中，部分溶剂的用量占面漆所需溶剂总质量的10~15%，缓慢分散均匀后待用；
（2）取配制面漆的各原料PVDF氟碳树脂、丙烯酸树脂、颜料和剩余溶剂，按权利要求1中的用量关系， 将各原料加入到有回流冷却水的搅拌釜里，调节转速为900~1300r/min，高速分散30分钟；
（3）将充分分散好的各原料加入到研磨机里进行研磨，研磨到细度≤30μm，其中分散和研磨过程中温度不能超过38℃；
（4）将预分散好的铝粉加入研磨好的物料中，搅拌均匀，配制得面漆；
（三）配制清漆
（1）取配制清漆的各原料PVDF氟碳树脂、丙烯酸树脂和溶剂，按上述计量关系，将各原料加入到有回流冷却水的搅拌釜里，调节转速为900~1300r/min，高速分散30分钟；
（2） 将充分分散好的各原料加入到研磨机里进行研磨，研磨到细度≤30μm，其中分散和研磨过程中温度不能超过38℃，配制得清漆。
通过上述三个步骤，制得一种陶瓷基材用氟碳铝粉涂料[2]。
2.3 漆膜性能测试
将配置好底漆、面漆和清漆按 漆：稀释剂=1：0.1-0.2比例，喷涂方式施工，稀释到施工粘度（施工粘度通常为15~25秒，在20℃时，采用涂-4杯测试）过滤后，先喷涂底漆，底漆的用量为使喷涂底漆后底漆干膜的厚度为10~15μm，表干5~10min，再喷涂面漆，面漆的用量为使喷涂面漆后面漆干膜的厚度为25~30μm，表干后，最后喷涂清漆，清漆的用量为使喷涂后清漆干膜的厚度为10~15μm，喷涂完毕后，烘烤，烘烤温度为230~250℃，烘烤时间为10~30min，制得陶瓷基材用氟碳铝粉漆。
3 结果与讨论
3.1 常规性能的对比
采用氟碳涂料领域常规的检测标准GB5237.5，检测该陶瓷基材用氟碳铝粉漆的常规理化性能，具体性能指标如下表1所示。
表1陶瓷基材用氟碳铝粉漆的常规性能
测试项目 | 陶瓷基材用氟碳铝粉漆 | 普通高温PVDF金属漆 |
硬度 | ≥3H | 1H |
附着力（划格法） | 0级 | 3级 |
沸水附着力（划格法，100℃沸水，20分钟） | 0级 | 3级 |
耐硝酸（70%硝酸，30分钟） | △E≤5 | △E≤5 |
氙灯加速老化测试 | 1000h，无气泡，无剥落，无裂纹，色差△E≤5，失光≤2级，粉化≤1级。 | 1000h，无气泡，无剥落，无裂纹，色差△E≤5，失光≤2级，粉化≤1级。 |
从表1中可以看出，本研究制成的陶瓷基材用氟碳铝粉漆的各项性能指标均达到或优于国家标准GB5237.5，特别是与普通的高温PVDF金属漆对比，其附着力和硬度都要好得多，与陶瓷的附着力是普通的高温PVDF金属漆无法达到的，更不容易出现漆膜脱落的现象，而且其硬度达到3H，更耐磨，其综合理化性能好，能达到甚至超过外墙装饰用铝单板级别，同时还能提供更丰富多彩的颜色及金属质感的装饰效果，由于该氟碳铝粉漆在喷涂过程无需高温，还降低了能耗和相应制造和施工成本。
3.2 关键助剂的选择
在光滑的陶瓷表面，要达到好的漆膜附着力，选择助剂很关键，特别是附着力促进剂和润湿分散剂。本研究通过反复对比实验，附着力促进剂为硅烷偶联剂，通过实验对比，又以N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷为最佳效果，使漆膜附着力可以达到0级[3]。而润湿分散剂也直接决定到颜填料分散性和分散细度的好坏，对附着力和硬度均有一定的影响，本研究优选为低分子量不饱和多元羧酸聚合物溶液，低分子量不饱和多元羧酸聚合物溶液以德国毕克化学公司生产的型号为BYK-P104的低分子量不饱和多元羧酸聚合物溶液的润湿和分散效果为最好。
4 结论
综上所述，本研究所配制新一代陶瓷基材用氟碳铝粉漆，其漆膜各项性能良好，特别是选择关键的助剂来显著提升产品的附着力和分散性能，能在陶瓷基材上形成高耐候性金属效果涂层，丰富陶瓷表面装饰效果，降低陶瓷釉面烧制能耗。因此所制备陶瓷基材用氟碳铝粉漆具有很高的性价比优势，我公司推出该类型产品并实现小批量生产，赢得客户一致好评。
参考文献:
[1] 涂料工艺编委会.涂料工艺（第四版）[M].化学工业出版社，2009.
[2] 朱广军. 涂料新产品与新技术[M]. 江苏科学技术出版社，2000：9-14，20-30.
[3] 道康宁硅烷解决方案指导手册.
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