解决问题的颜料粉末涂料:耐用，功能和彩色| PCI杂志

用于粉末涂料着色的颜料对粉末涂料的显色、外观和耐久性有很大的影响。高性能颜料的标准是无机颜料，称为复合无机彩色颜料(CICPs)。它们提供持久的颜色，可以经得起最具挑战性和侵略性的加工和应用。它们还具有优异的色散性能，因此在生产过程中颜色公式是可预测的和稳定的。最近的进展发现，除了颜色之外，cicp还具有能够满足监管要求的特性，这些要求不仅提供颜色，而且提供功能特性。最后，cicp非常耐用，为用持久树脂配制的粉末涂料提供持久的颜色选择。

背景

CICPs是无机色素的一个特殊分支。它们通常由简单氧化物的混合物制成，然后在大约600°C或更高的窑中煅烧。在这些高温下，金属离子来回转移，因此它们不再是简单的氧化物，而是多种金属和氧的基质。也许最著名的是钴铝酸盐蓝(PBl28)用于艺术材料。188金宝搏bet官网在这种新的化学形式中，它们具有新的性质，并且在其燃烧温度下是稳定的。

CICPs，由于它们的高折射率，天生擅长散射光。粒度控制和优化允许高不透明度和光泽。CICPs由于其固有的无机性质和较高的加工温度而具有惰性，并且在广泛的酸和碱中稳定，并且在溶剂和树脂体系中抗增溶和迁移。这种固有的稳定性意味着CICPs获得了广泛的监管批准——特别是当颜料固有的不溶性意味着它们能够通过浸出和可提取测试时。

这种惰性特性也使CICPs成为高耐久性、长期建筑产品的标准颜料，特别是基于高性能树脂(如氟聚合物)的涂料。而简单氧化物也是稳定的，CICPs有更大的颜色范围和色度。CICP颜料的颜色范围很广，除了真正的红色。它们通常缺乏有机颜料的最终色度或着色强度，但由于更高的散射，它们更不透明。

视觉色彩之外的属性

颜料的颜色是我们判断其用途的主要属性。CICPs，由于其固有的性质和性质，除了选择性地吸收和散射可见光波长外，还可以表现出有益的性质，从而给人以颜色的印象。其中两个功能优势是cicp被纳入世界各地的许多食品接触应用列表，以及视觉吸收色素的近红外反射率用于“酷”应用。

FDA食品接触符合和批准的CICP颜料

CICPs是FDA食品接触应用的优良色素，因为它们具有较高的热、酸和碱稳定性，以及低迁移和溶解性。CICPs因其监管批准和固有的稳定性而成为粉末涂层炊具的优异着色剂。

红外反射黑色CICPs的研究进展与特点

红外(IR)反射颜料已经在各种应用领域应用了几十年。红外反射CICPs的使用已经成熟为广泛的专用颜料，不仅用于窗户型材等建筑产品，而且还用于太阳能引起的材料加热可能导致问题的无数其他应用。188金宝搏bet官网

主力IR黑色颜料是CI颜料棕29 (PBr29)类颜料。虽然我们的眼睛只对400-700纳米波长的光敏感，但太阳的光谱超出了这个狭窄的范围。大约有一半的太阳能量是可见光(400-700纳米)，另一半是近红外(700- 2500纳米)，少数是具有高度破坏性的295-400纳米紫外线范围。黑色颜料必须在可见光范围内吸收颜色，大多数颜料，如炭黑，继续吸收近红外。基于pbr29的IR黑色颜料吸收可见光，因此颜色较深，但在可见光和IR之间的700 nm边界附近，它们开始反射。当我们观察太阳295- 2500纳米的总范围时，标准黑色只会反射大约5%的太阳总能量，而红外黑色则会反射25%到30%。标准黑色的总太阳反射率(TSR)为5%(或0.05)，而IR黑色颜料的TSR约为28%(或0.28)。该TSR可通过分光光度计(ASTM E 903)或专用设备(ASTM C1549)读取。

红外反射黑色仍然是颜料中“最热门”的话题之一。CICP IR黑色颜料是提供高IR反射率、耐用性、经济使用和广泛的性能的主要产品，可针对特定应用进行定制，特别是建筑产品，如门窗挤压。

控制颜色

CICPs还具有对粉末涂料有利的固有着色性能。粉末涂料中颜色的控制取决于可预测的着色颜料的分散性。cicp具有可预测的色散特性，可以产生可控和稳定的颜色。CICPs提供可控的颜色，因为与有机颜料相比，相对较高的使用率允许更有利的混合比例。

正确颜色的颜色强度和剂量是最明显的时候，试图着色和调近白色的颜色。由于树脂固有的黄色，大多数用TiO2制成的粉末涂料都会有黄色的铸件。为了让白色看起来更“白”，通常会使用少量的紫色。紫色的加入实际上并没有让白色更亮，但它将正b*值降低到一个更中性/蓝色的值。

研究了两种方法来影响无tgic聚酯涂层的这种颜色变化。第一种使用有机咔唑紫紫23 (PV23)，另一种使用无机紫紫16磷酸锰(PV16)。所使用的公式见表1。有机颜料比无机颜料强得多。因此，PV23和TiO2的预混合必须以59:1的比例(TiO2与PV23)制成，然后用作着色剂。

这些公式的颜色结果如表2所示。该材料在挤出机中运行，然后再次运行，以便对每种材料进行三次挤压，以观察处理对颜色的影响(图1)。不使用第一次挤压作为标准，而是使用不含紫色，仅使用TiO2的配方作为标准。这个白色直线的增量在表4中，可以在本文的后面看到。

结果表明，只需少量的紫色就可以改善标准白色的外观，它有一个显著的黄色铸件，b*值为2.0。最初使用的紫色水平太高，被切成两半，以接近中性值0,0 (a*，b*)。无机PV16需要使用基于TiO2的1/200(0.5%)，而较强的有机PV23需要使用1/12,500(约0.017%)。这种非常低的使用率需要使用预混合。

来自多个挤压的色移很有趣，因为两个紫罗兰的色移是相似的。这意味着树脂在每次挤压过程中为系统添加了更多的颜色，紫罗兰被“拖”得更黄(图2)。虽然a*和b*值更中性，但L*值正在下降。任何时候，像紫色这样的吸收性颜料加入到像白色这样的广泛散射性颜料中，反射率就会降低，在与黄色相关的波长中，因为吸收性颜料的紫色调。

关键是无机PV16磷酸锰不需要额外的步骤来进行预混合。将如此少量的有机PV23(以纯颜料为基准为0.03)加到那么多的白色中是有问题的。

持久的颜色

粉末涂料是一种环保的保护基材的方法。最苛刻的应用之一是在恶劣环境中的建筑材料，这些环境中存在热，紫外线(UV)光，水分，氧化剂和化学物质，以及简单188金宝搏bet官网的物理虐待。对于这些应用，如果要满足美国建筑制造商协会(AAMA) 2605规定的规格，则必须使用性能最高的组件。方程的一部分是使用的树脂，而另一部分是着色剂。

含氟聚合物树脂是在20世纪60年代开发的，其典型特征是用于涂料应用的聚偏二氟乙烯(PVDF)化学物质。在初步测试中，白色涂层配方表现良好。当在南佛罗里达等高紫外线气候条件下配制和测试白色以外的颜色时，出现了一个问题。当使用二氧化钛和有机颜料制成着色剂时，着色剂会在风化后的几年内失去颜色(图3)。

**图3:**二氧化钛与有机颜料着色的PVDF/丙烯酸在南佛罗里达曝光。(图片由Arkema提供)。

PVDF涂料的开发人员转向cicp，因为它们的固有性能和当时在高温搪瓷中的使用。该研究的一些原始面板可以在图4中看到。由最高的红色标记标记的顶部区域是未暴露的部分，下一个区域是未清洗的部分，底部表示已清洗的区域。

**图4:**CICP着色的PVDF/丙烯酸在南佛罗里达的照片(31年曝光)。(图片由Arkema提供)

CICPs成为建筑产品的液体和粉末涂料中高耐久性涂料应用的标准着色剂。它们在基于氟乙烯乙烯醚(FEVE)树脂化学的粉末涂料中特别有用，因为它们具有固有的风化性能，出色的不透明度和低吸油值，因此它们提供不透明和高光泽的涂料。基于feve的粉末涂料具有固有的加工优势，因为它们可以被挤压和加工成粉末涂料，而不需要专门的设备。

为了证明使用CICP着色剂的FEVE树脂的性能，许多面板都涂有FEVE，与封闭的多异氰酸酯交联，加工添加剂和用于石质颜色1和白色色调的色素沉淀。这些面板被静电喷涂到大约50微米(2密尔)的厚度。然后，这些面板暴露在一系列加速和真实世界的暴露中:

Quv-a (astm 154)
集中太阳照射(Emmaqua)
南佛罗里达暴露

石质面板和白色色调(4份白色:1份彩色颜料)的保色性初步结果显示DE值较低(表3-5)。

高耐久性涂料中的主力颜料是色素黑28 (PBk28)化学，因为它具有耐候性、可控颜色、中性蓝色和着色性能。许多新配方是基于红外反射颜料，其中红外黑(PBk29)是最具影响力的。通过吸收可见的深色，但反射掉太阳不可见的红外波长，建筑材料可以保持比使用标准黑色色素更冷。188金宝搏bet官网

之所以使用钴基蓝色和绿色颜料，是因为有机替代酞菁化学物质已被证明会随着时间的推移而改变颜色，特别是在色调上。颜料绿50化学也是基于一种不含铬(III)的组合物，用于寻找氧化铬(PG17)的替代品。

虽然许多粉末涂料化学家可能熟悉CI色素棕24 (PBr24)钛酸黄，因为它是标准粉末涂料的热稳定性，但由于其红暗黄色色调和出色的风化性能，颜料化学在高耐久性涂料中也非常有用。较新的粉末涂料颜料化学是NTP黄2 (PY227)和RTZ橙(PY216)。这两种颜料一起扩大了耐用颜色的范围，从标准的无机颜料到有机颜料。明亮的RAL颜色，如RAL 1003安全黄，可以与所有无机颜料搭配。

高性能复合无机色素是基于氟聚合物的高耐久性树脂体系的优异着色剂。对不同风化方案的后续研究将着眼于使用加速风化来更好地预测实际性能。