文/盧云竹 方暢 方利浮 云浮鴻志新材料有限公司
摘要：納米沉淀硫酸鋇FB-30，屬于高透明功能性填料，廣泛應用于汽車面漆、金屬效果漆、油墨、色漿、家電涂料等諸多工業領域。
本報告側重介紹了納米沉淀硫酸鋇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、反射率等相關性能的差異。由結果可見，添加納米沉淀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涂膜效果，更好地保持及展現了顏料的原有色調。
關鍵詞：納米沉淀硫酸鋇；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
納米沉淀硫酸鋇因其優異的性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，逐步體現出一些性能上的問題，而加入納米沉淀硫酸鋇，不但保持了水性油墨原有的基礎性能，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。
本報告通過將納米沉淀硫酸鋇FB-30應用于水性油墨中，由實驗數據可見，添加納米沉淀硫酸鋇的多方面性能保持較好，與添加普通沉淀硫酸鋇對比有著明顯的優勢。也由此體現出納米沉淀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；
納米沉淀硫酸鋇：FB-30，粒徑0.03μm，云浮鴻志新材料有限公司；
納米沉淀硫酸鋇：BF-20，粒徑0.03μm，日本堺化學；
普通沉淀硫酸鋇：粒徑0.7μm，市售產品；
碳黑顏料：HDS-1355，市售產品；
潤濕劑：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 主要儀器設備
高速分散機：SFU400，上海微特電機；
電子秤：JM-B-3003，0.01g，超澤衡器設備有限公司；
刮板細度計：QXD-50，天津市精科材料有限公司；
四面涂布器：SZQ（100-150-200-250μm），廣州德滿億儀器；
三角度測光儀：CS380，上海亮研智能科技有限公司；
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；
陶瓷納米臥式砂磨機：CSN-1，馳勒（上海）機械科技有限公司；
展色儀：ZS140，廣州鐫恒儀器設備有限公司。
2 納米沉淀硫酸鋇FB-30用于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，待碳黑充分潤濕；
（2）將潤濕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余的原材料：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制備水性油墨1-4#配方待測。）
3 實驗結果與討論
3.1 分散性實驗數據對比
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，在顏料中屬于較難分散。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數據和圖2可看出，在達到研磨條件的前提下，添加納米沉淀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值實驗數據對比
根據以上配方工藝制備出樣品，分別比較添加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數據與圖3可見，添加納米沉淀硫酸鋇的兩個配方，在不添加增稠劑的情況下，均具有一定的觸變效果，可滿足多種油墨對此性能的需求。而添加普通沉淀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，比較添加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數據和圖4發現，添加納米沉淀硫酸鋇FB-30與添加普通硫酸鋇的水性油墨相比，添加FB-30的涂層光澤度更高，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
通過使用氙燈耐老化機，對不同配方制備的水性油墨樣板進行耐老化測試，對比光澤度變化，實驗對比數據如表6、表7所示。
從表6、表7數據和圖5可見，添加納米沉淀硫酸鋇FB-30、BF-20對耐老化性的改善效果明顯優于添加普通沉淀硫酸鋇，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
通過用色差儀對不同配方制備的水性油墨樣板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數據可看出，添加納米沉淀硫酸鋇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。與添加普通沉淀硫酸鋇的展色性相比，更為明顯地體現出納米沉淀硫酸鋇對此項性能的改善效果。
4 實驗結論
（1）在水性油墨中添加納米沉淀硫酸鋇FB-30，可有效改善碳黑的分散性和儲存穩定性。
（2）在水性油墨中添加納米沉淀硫酸鋇FB-30，可有效提高油墨粘度，使之具有一定的觸變效果，在不添加或少添加增稠劑的情況下，可滿足大眾油墨對觸變性的需求。
（3）在水性油墨中添加納米沉淀硫酸鋇FB-30，可有效提高涂層光澤度與平滑性。
（4）在水性油墨中添加納米沉淀硫酸鋇FB-30，不僅提高了涂層的耐老化性，且能夠保持原有的色調。
（5）在水性油墨中添加納米沉淀硫酸鋇FB-30，可有效提高顏料的展色性與飽和度，使涂層更加鮮明。
