文/盧雲竹 方暢 方利浮 雲浮鴻志新材料有限公司
摘要·◕₪•：奈米沉澱硫酸鋇FB-30☁☁，屬於高透明功能性填料☁☁，廣泛應用於汽車面漆☁↟╃₪◕、金屬效果漆☁↟╃₪◕、油墨☁↟╃₪◕、色漿☁↟╃₪◕、家電塗料等諸多工業領域╃•。
本報告側重介紹了納米沉澱硫酸鋇FB-30在水性油墨中的應用☁☁，分別比較了幾種不同粒徑型號的硫酸鋇在水性油墨中的分散性☁↟╃₪◕、光澤度☁↟╃₪◕、顯色性☁↟╃₪◕、耐老化性☁↟╃₪◕、反射率等相關效能的差異╃•。由結果可見☁☁，新增奈米沉澱硫酸鋇可促進顏料的分散性☁☁，防止顏料絮凝☁☁，提高光澤度與顯色效果☁☁，進而得到鮮明光亮的塗膜效果☁☁，更好地保持及展現了顏料的原有色調╃•。
關鍵詞·◕₪•：奈米沉澱硫酸鋇；光澤度；顯色性；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
奈米沉澱硫酸鋇因其優異的效能而被廣泛應用在不同種類的油墨領域中╃•。其中水性油墨是一種公認的環保型油墨☁☁，它順從了環保的要求☁☁，具有無毒☁↟╃₪◕、無腐蝕性☁↟╃₪◕、無刺激性氣味☁☁，不燃☁↟╃₪◕、不爆☁↟╃₪◕、安全性好☁☁，運輸方便☁☁，印刷適應性好等特點☁☁，因此受到業內外的重點關注與青睞╃•。但隨著對水性油墨研究與應用的不斷深入☁☁，逐步體現出一些效能上的問題☁☁，而加入奈米沉澱硫酸鋇☁☁，不但保持了水性油墨原有的基礎效能☁☁，還在一定程度上改善了其耐老化性☁↟╃₪◕、分散性☁↟╃₪◕、展色性☁↟╃₪◕、觸變性☁↟╃₪◕、光澤度等╃•。
本報告透過將奈米沉澱硫酸鋇FB-30應用於水性油墨中☁☁，由實驗資料可見☁☁，新增奈米沉澱硫酸鋇的多方面效能保持較好☁☁，與新增普通沉澱硫酸鋇對比有著明顯的優勢╃•。也由此體現出奈米沉澱硫酸鋇在提高耐老化性☁↟╃₪◕、展色性☁↟╃₪◕、觸變性☁↟╃₪◕、顏料分散性及水性油墨光澤度有顯著效果╃•。其透明性高☁☁，填充性好☁☁，與不同種類樹脂有良好的親和性☁☁，基本可與日本堺化學BF-20相媲美☁☁，有著廣闊的市場發展潛力及空間╃•。
1 實驗部分
1.1 主要原材料
水性丙烯酸樹脂液·◕₪•：市售產品；
改性丙烯酸樹脂乳液·◕₪•：市售產品；
奈米沉澱硫酸鋇·◕₪•：FB-30☁☁，粒徑0.03µm☁☁，雲浮鴻志新材料有限公司；
奈米沉澱硫酸鋇·◕₪•：BF-20☁☁，粒徑0.03µm☁☁，日本堺化學；
普通沉澱硫酸鋇·◕₪•：粒徑0.7µm☁☁，市售產品；
碳黑顏料·◕₪•：HDS-1355☁☁，市售產品；
潤溼劑·◕₪•：TeGo-500☁☁，德國迪高；
消泡劑·◕₪•：TeGo-904w☁☁，德國迪高；
分散劑·◕₪•：Silok-7170w☁☁，斯洛柯；
PH調節劑·◕₪•：市售工業品；
丙二醇丁醚·◕₪•：市售工業品；
蒸餾水:自制╃•。
1.2 產品物性表與電鏡圖
1.3 主要儀器裝置
高速分散機·◕₪•：SFU400☁☁，上海微特電機；
電子秤·◕₪•：JM-B-3003☁☁，0.01g☁☁，超澤衡器裝置有限公司；
刮板細度計·◕₪•：QXD-50☁☁，天津市精科材料有限公司；
四面塗布器·◕₪•：SZQ（100-150-200-250µm）☁☁，廣州德滿億儀器；
三角度測光儀·◕₪•：CS380☁☁，上海亮研智慧科技有限公司；
氙燈耐老化試驗箱·◕₪•：SD-Z-150A☁☁，東莞匯泰機械有限公司；
色差儀·◕₪•：CM-2300d☁☁，美能達；
陶瓷奈米臥式砂磨機·◕₪•：CSN-1☁☁，馳勒（上海）機械科技有限公司；
展色儀·◕₪•：ZS140☁☁，廣州鐫恆儀器裝置有限公司╃•。
2 奈米沉澱硫酸鋇FB-30用於水性油墨的實驗方法
2.1 水性油墨基礎配方及工藝
（1）先按配方順序分別將水性丙烯酸樹脂液☁↟╃₪◕、助劑☁↟╃₪◕、顏/填料☁↟╃₪◕、乙醇☁↟╃₪◕、水投入到分散釜內☁☁，用高速分散機勻速攪拌均勻☁☁，待碳黑充分潤溼；
（2）將潤溼分散好的漿料移到砂磨機中開展研磨☁☁，研磨1-2道☁☁，直至刮板細度達到10μm以下即可；
（3）將研磨好的漿料按配方比例分別與剩餘的原材料·◕₪•：改性丙烯酸乳液☁↟╃₪◕、丙二醇丁醚☁↟╃₪◕、水☁↟╃₪◕、助劑用高速分散機勻速攪拌均勻☁☁，即得到水性油墨╃•。（分散機速度控制在800-1000轉/分☁☁，按以上工藝方法分別製備水性油墨1-4#配方待測╃•。）
3 實驗結果與討論
3.1 分散性實驗資料對比
根據以上研磨方法☁☁，分別比較不同硫酸鋇在不同時間下對碳黑分散性的影響☁☁，實驗結果如表3所示╃•。
眾所周知☁☁，碳黑因其粒徑小☁☁，吸油量高☁☁，顆粒間的內聚力強等特點☁☁，在顏料中屬於較難分散╃•。分散不好在儲存過程中會出現返粗現象及其它弊病╃•。從表3資料和圖2可看出☁☁，在達到研磨條件的前提下☁☁，新增奈米沉澱硫酸鋇的水性油墨在研磨時對碳黑的分散均有一定的改善效果☁☁，更重要的是能有效提高儲存穩定性╃•。
3.2 粘度與Ti值實驗資料對比
根據以上配方工藝製備出樣品☁☁，分別比較新增不同硫酸鋇的水性油墨粘度及Ti值的影響☁☁，實驗結果如表4所示╃•。
結合表4資料與圖3可見☁☁，新增奈米沉澱硫酸鋇的兩個配方☁☁，在不新增增稠劑的情況下☁☁，均具有一定的觸變效果☁☁，可滿足多種油墨對此效能的需求╃•。而新增普通沉澱硫酸鋇的水性油墨雖在粘度上比純碳黑水性油墨高些☁☁，但無觸變性╃•。
3.3 光澤度對比
根據以上實驗方法☁☁，比較新增不同硫酸鋇對水性油墨光澤度的影響☁☁，實驗結果如表5所示╃•。
從表5資料和圖4發現☁☁，新增奈米沉澱硫酸鋇FB-30與新增普通硫酸鋇的水性油墨相比☁☁，新增FB-30的塗層光澤度更高☁☁，表面效果更好☁☁，流平性優異☁☁，甚至比純碳黑水性油墨光澤度還高些☁☁，總體效果與BF-20較為接近╃•。
3.4 耐老化性測試結果對比
透過使用氙燈耐老化機☁☁，對不同配方製備的水性油墨樣板進行耐老化測試☁☁，對比光澤度變化☁☁，實驗對比資料如表6☁↟╃₪◕、表7所示╃•。
從表6☁↟╃₪◕、表7資料和圖5可見☁☁，新增奈米沉澱硫酸鋇FB-30☁↟╃₪◕、BF-20對耐老化性的改善效果明顯優於新增普通沉澱硫酸鋇☁☁，不僅提高了整體的耐老化性☁☁，且保持了原有的色調╃•。
3.5 展色效果及L☁↟╃₪◕、a☁↟╃₪◕、b值對比
透過用色差儀對不同配方製備的水性油墨樣板L☁↟╃₪◕、a☁↟╃₪◕、b值做分析測試☁☁，實驗結果如圖6☁↟╃₪◕、表8所示╃•。
從圖6及表8資料可看出☁☁，新增奈米沉澱硫酸鋇FB-30的展色性與BF-20的比較接近☁☁，相比純碳黑的也略顯鮮明☁☁，且顏色飽和度更好╃•。與新增普通沉澱硫酸鋇的展色性相比☁☁，更為明顯地體現出奈米沉澱硫酸鋇對此項效能的改善效果╃•。
4 實驗結論
（1）在水性油墨中新增奈米沉澱硫酸鋇FB-30☁☁，可有效改善碳黑的分散性和儲存穩定性╃•。
（2）在水性油墨中新增奈米沉澱硫酸鋇FB-30☁☁，可有效提高油墨粘度☁☁，使之具有一定的觸變效果☁☁，在不新增或少新增增稠劑的情況下☁☁，可滿足大眾油墨對觸變性的需求╃•。
（3）在水性油墨中新增奈米沉澱硫酸鋇FB-30☁☁，可有效提高塗層光澤度與平滑性╃•。
（4）在水性油墨中新增奈米沉澱硫酸鋇FB-30☁☁，不僅提高了塗層的耐老化性☁☁，且能夠保持原有的色調╃•。
（5）在水性油墨中新增奈米沉澱硫酸鋇FB-30☁☁，可有效提高顏料的展色性與飽和度☁☁，使塗層更加鮮明╃•。
