文/卢云竹 方畅 方利浮  云浮鸿志新材料有限公司

 

 

摘要：纳米沉淀硫酸钡FB-30，属于高透明功能性填料，广泛应用于汽车面漆、金属效果漆、油墨、色浆、家电涂料等诸多工业领域。

本报告侧重介绍了纳米沉淀硫酸钡FB-30在水性油墨中的应用，分别比较了几种不同粒径型号的硫酸钡在水性油墨中的分散性、光泽度、显色性、耐老化性、反射率等相关性能的差异。由结果可见，添加纳米沉淀硫酸钡可促进颜料的分散性，防止颜料絮凝，提高光泽度与显色效果，进而得到鲜明光亮的涂膜效果，更好地保持及展现了颜料的原有色调。

 

关键词：纳米沉淀硫酸钡；光泽度；显色性；耐老化性；反射率

 

 

Abstract: Nano precipitated barium sulfate FB-30, a highly transparent functional filler, is widely used in many industrial fields, such as automotive topcoat, metallic effect paint, ink, color paste, household appliance paint, etc.

 

This report focuses on the application of nano precipitated barium sulfate FB-30 in water-based ink, and compares the differences of dispersion, glossiness, color rendering, aging resistance, reflectivity and other related properties of several different particle sizes and different types of barium sulfate in water-based ink. It can be seen from the results that the addition of nano precipitated barium sulfate can promote the pigment dispersion, prevent the pigment from flocculation, improve the glossiness and color rendering effect, and then obtain a bright coating effect, which can better maintain and show the original color tone of the pigment.

 

Key words: Nano precipitated barium sulfate; Glossiness; Color rendering; Aging resistance; Reflectivity

引  言

纳米沉淀硫酸钡因其优异的性能而被广泛应用在不同种类的油墨领域中。其中水性油墨是一种公认的环保型油墨，它顺从了环保的要求，具有无毒、无腐蚀性、无刺激性气味，不燃、不爆、安全性好，运输方便，印刷适应性好等特点，因此受到业内外的重点关注与青睐。但随着对水性油墨研究与应用的不断深入，逐步体现出一些性能上的问题，而加入纳米沉淀硫酸钡，不但保持了水性油墨原有的基础性能，还在一定程度上改善了其耐老化性、分散性、展色性、触变性、光泽度等。

本报告通过将纳米沉淀硫酸钡FB-30应用于水性油墨中，由实验数据可见，添加纳米沉淀硫酸钡的多方面性能保持较好，与添加普通沉淀硫酸钡对比有着明显的优势。也由此体现出纳米沉淀硫酸钡在提高耐老化性、展色性、触变性、颜料分散性及水性油墨光泽度有显著效果。其透明性高，填充性好，与不同种类树脂有良好的亲和性，基本可与日本堺化学BF-20相媲美，有着广阔的市场发展潜力及空间。   

 

1 实验部分

1.1 主要原材料

水性丙烯酸树脂液：市售产品；

改性丙烯酸树脂乳液：市售产品；

纳米沉淀硫酸钡：FB-30，粒径0.03µm，云浮鸿志新材料有限公司；

纳米沉淀硫酸钡：BF-20，粒径0.03µm，日本堺化学；

普通沉淀硫酸钡：粒径0.7µm，市售产品；

碳黑颜料：HDS-1355，市售产品；

润湿剂：TeGo-500，德国迪高；

消泡剂：TeGo-904w，德国迪高；

分散剂：Silok-7170w，斯洛柯；

PH调节剂：市售工业品；

丙二醇丁醚：市售工业品；

蒸馏水:自制。

 

1.2 产品物性表与电镜图

 

1.3 主要仪器设备

高速分散机：SFU400，上海微特电机；

电子秤：JM-B-3003，0.01g，超泽衡器设备有限公司；

刮板细度计：QXD-50，天津市精科材料有限公司；

四面涂布器：SZQ（100-150-200-250µm），广州德满亿仪器；

三角度测光仪：CS380，上海亮研智能科技有限公司；

氙灯耐老化试验箱：SD-Z-150A，东莞汇泰机械有限公司；

色差仪：CM-2300d，美能达；

陶瓷纳米卧式砂磨机：CSN-1，驰勒（上海）机械科技有限公司；

展色仪：ZS140，广州镌恒仪器设备有限公司。

 

2 纳米沉淀硫酸钡FB-30用于水性油墨的实验方法

2.1 水性油墨基础配方及工艺

（1）先按配方顺序分别将水性丙烯酸树脂液、助剂、颜/填料、乙醇、水投入到分散釜内，用高速分散机匀速搅拌均匀，待碳黑充分润湿；

（2）将润湿分散好的浆料移到砂磨机中开展研磨，研磨1-2道，直至刮板细度达到10μm以下即可；

（3）将研磨好的浆料按配方比例分别与剩余的原材料：改性丙烯酸乳液、丙二醇丁醚、水、助剂用高速分散机匀速搅拌均匀，即得到水性油墨。（分散机速度控制在800-1000转/分，按以上工艺方法分别制备水性油墨1-4#配方待测。）

3 实验结果与讨论

3.1 分散性实验数据对比

根据以上研磨方法，分别比较不同硫酸钡在不同时间下对碳黑分散性的影响，实验结果如表3所示。

 

  

众所周知，碳黑因其粒径小，吸油量高，颗粒间的内聚力强等特点，在颜料中属于较难分散。分散不好在储存过程中会出现返粗现象及其它弊病。从表3数据和图2可看出，在达到研磨条件的前提下，添加纳米沉淀硫酸钡的水性油墨在研磨时对碳黑的分散均有一定的改善效果，更重要的是能有效提高储存稳定性。

 

3.2 粘度与Ti值实验数据对比

根据以上配方工艺制备出样品，分别比较添加不同硫酸钡的水性油墨粘度及Ti值的影响，实验结果如表4所示。

 

  

 

结合表4数据与图3可见，添加纳米沉淀硫酸钡的两个配方，在不添加增稠剂的情况下，均具有一定的触变效果，可满足多种油墨对此性能的需求。而添加普通沉淀硫酸钡的水性油墨虽在粘度上比纯碳黑水性油墨高些，但无触变性。

 

3.3 光泽度对比

根据以上实验方法，比较添加不同硫酸钡对水性油墨光泽度的影响，实验结果如表5所示。

                    

                 

从表5数据和图4发现，添加纳米沉淀硫酸钡FB-30与添加普通硫酸钡的水性油墨相比，添加FB-30的涂层光泽度更高，表面效果更好，流平性优异，甚至比纯碳黑水性油墨光泽度还高些，总体效果与BF-20较为接近。

3.4 耐老化性测试结果对比

通过使用氙灯耐老化机，对不同配方制备的水性油墨样板进行耐老化测试，对比光泽度变化，实验对比数据如表6、表7所示。

 

 

                                  

从表6、表7数据和图5可见，添加纳米沉淀硫酸钡FB-30、BF-20对耐老化性的改善效果明显优于添加普通沉淀硫酸钡，不仅提高了整体的耐老化性，且保持了原有的色调。

 

3.5 展色效果及L、a、b值对比

通过用色差仪对不同配方制备的水性油墨样板L、a、b值做分析测试，实验结果如图6、表8所示。

 

 

 

                  

从图6及表8数据可看出，添加纳米沉淀硫酸钡FB-30的展色性与BF-20的比较接近，相比纯碳黑的也略显鲜明，且颜色饱和度更好。与添加普通沉淀硫酸钡的展色性相比，更为明显地体现出纳米沉淀硫酸钡对此项性能的改善效果。

 

4 实验结论

（1）在水性油墨中添加纳米沉淀硫酸钡FB-30，可有效改善碳黑的分散性和储存稳定性。

（2）在水性油墨中添加纳米沉淀硫酸钡FB-30，可有效提高油墨粘度，使之具有一定的触变效果，在不添加或少添加增稠剂的情况下，可满足大众油墨对触变性的需求。

（3）在水性油墨中添加纳米沉淀硫酸钡FB-30，可有效提高涂层光泽度与平滑性。

（4）在水性油墨中添加纳米沉淀硫酸钡FB-30，不仅提高了涂层的耐老化性，且能够保持原有的色调。

（5）在水性油墨中添加纳米沉淀硫酸钡FB-30，可有效提高颜料的展色性与饱和度，使涂层更加鲜明。