在当今期望不断提高的世界中，表面涂布工面临着严峻的挑战。要想在众多供应商中脱颖而出，同时寻求利润最大化，“聪明思考”的能力必须成为首要任务。
任何配方中的色素成分都可以提高或降低保护彩色涂料的整体性能。在高碱性水泥基和硅酸盐涂料中，颜料的耐化学性是至关重要的。在不能容忍热积聚的伪装应用和基材中，如PVC挤出，乙烯基侧边和一些线圈涂料，颜料的功能是决定因素。红外反射颜料，如CI色素黑30，是颜料的选择时，深色，彩色涂料，以尽量减少热量保留在保护涂层。越来越多的规格商正在寻找能够将颜料功能和性能之间的关系联系起来的颜料供应商，这样最终的结果是增强成品涂料的耐久性。
本文讨论颜料在优化高性能涂料耐久性方面的作用，重点关注线圈涂料，因为它们代表了高规格终端市场的增长领域。讨论了无机颜料的好处，推导出UV不透明度，加速风化和寿命之间的直接关系。在蓝色领域，颜料被定制以优化颜色、着色强度、视觉/紫外线不透明度和耐候性，因此为涂料提供了一种经济、高性能的着色解决方案。
将功能置于颜色之上的原则必须是颜料设计的基础，以便向表面涂布者保证，不断增长的市场需求可以达到，甚至超过。
要求应用程序
要求高耐久性涂料的应用包括外墙砌体涂料，线圈涂料，船舶涂料和“超耐用”粉末涂料。外墙涂料在紫外线辐射、湿度和氧气的高温下长时间使用。这些因素结合在一起引发粘合剂降解，即使是最稳定的树脂体系。不适当的保护往往会促进明显的老化，导致光泽丧失，保色不良，涂层脆化，粉化和分层。
要求的过程
混合金属氧化物无机颜料固有的热和化学稳定性为配方剂提供了一个独特的着色解决方案，其中涉及到较高的加工温度。分散性好、絮凝和凝胶稳定性好是影响无机颜料选择的有利特性。
要求粘结剂系统
无机颜料与ph依赖系统兼容，如酸催化涂料、高碱性硅酸盐砌体涂料和水泥浆，以及具有高活性的工程聚合物(聚酰胺和一些共聚物)。
粘结剂降解
大多数聚合物粘合剂本身就不稳定，在潮湿、氧气和紫外线(UV)辐射的存在下老化会降解。UV作为光催化循环的引发剂，如图1所示。正确的颜料选择是增强或不稳定粘合剂的关键。就白色涂料而言，二氧化钛的光活性实际上可以加速降解过程;锐钛矿的光活性远远高于金红石(见图2)。
颜料选择对粘结剂稳定性的影响
当考虑一个固有的不稳定体系的着色时，其中不稳定的粘合剂已经用二氧化钛着色，色素的作用必须是着色和功能。例如，在配制彩色涂料时，颜料应作为紫外线吸收剂或反射剂，从而防止紫外线透过粘合剂而发生降解(见图3)。
影响颜料选择的因素
一般来说，高性能要么与无机颜料有关，无机颜料的色强相对较弱，但不透明度和耐久性都很好;或者与高成本有机颜料，提供优良的颜色强度，但不透明度差。配方商很难在颜色和着色强度、长期性能和着色成本之间做出选择。在所有情况下，颜料的选择都是应用特定的。线圈涂料是涂料技术的一个领域，它的重要性正在迅速增长，因为它提供了一种成本效益的方法，以低排放的涂料过程，赋予廉价的金属基材颜色。线圈涂布机通常要求提供25年的寿命保证，使耐久性成为一个真正的问题。粉笔化、褪色、失去光泽、脆化和分层都是退化的明显迹象。这是值得关注的重要原因，特别是在建筑行业内，更换覆层、屋顶或窗户型材的成本很高。
线圈涂料由一系列聚酯，聚氨酯，塑料溶胶和聚偏氟乙烯树脂配制而成。其中，PVC塑溶胶涂料是最不稳定的，需要添加稳定剂。最耐用的线圈涂料配方由聚偏氟乙烯(PVDF)生产，提供了特殊的耐候稳定性。聚酯涂料占主导地位，占欧洲市场的60%和美国市场的大部分。
每种线圈涂料类型的相对稳定性如图4所示，其中说明了以下粘结剂的相对稳定性:PVDF >有机硅聚酯> PVC塑料溶胶。
颜色的选择
如果考虑到，比如蓝色空间，选择无机颜料还是有机颜料更好?在这一领域，有机铜酞菁蓝的显色强度高，成本低，因此将被视为一种有吸引力的着色选择。必须考虑其他因素，包括流程问题、性能和稳定性(参见图5)。为了能够评估颜料对粘合剂的保护效果，在高规格的PVDF线圈涂层系统中，内部开发了一种薄膜紫外线透射测试，该测试被用作预测工具，以量化颜料系统的长期耐久性。图6显示，无色素的粘结剂很容易传输紫外线，但有色素的薄膜受到保护，因此表现出优越的耐久性。仔细观察着色膜可以发现，深蓝色和酞菁蓝都在近紫外区发射紫外线;然而，钴蓝在紫外线区呈现出更宽、更平坦的线。
无机颜料的定制研究进展
钴基颜料在化学术语中用通用名称“混合金属氧化物”颜料来描述。这类高性能着色剂具有优异的化学和热稳定性，并与大多数树脂系统兼容，提供无与伦比的性能。由于这些颜料是由金属氧化物或盐的高温固态反应产生的，它们能够承受在加工或应用或产品过程中遇到的任何温度。如图7所示，混合金属氧化物颜料作为UV不透明剂，有效地将UV和可见光从涂层表面散射出去。
第二代钴颜料优异的吸附性能可以用粒度分布来解释;这些颜料的精细和单分散特性解释了为什么可以通过复杂的加工技术调整视觉和紫外线不透明度，以实现定制颜料(见图9)。通过PVDF线圈涂层的紫外线透射薄膜测试预测的紫外线不透明度效益，已通过使PVDF面板加速QUV(A)风化验证(见图10-11)。
结论
随着市场日益向超耐用涂料发展，颜料成分发挥着重要作用，不仅是为了着色，而且在抵御恶劣气候条件下提供保护。这篇文章阐述了粘合剂降解和由颜料提供的保护机制，证明无机颜料的功能可以定制，以达到优异的耐久性。因此，表面涂布机可以对长寿命保证的行业要求有更大的信心。本文在2001年4月纽伦堡欧洲涂料展上发表。
有关无机颜料的更多信息，请联系Johnson Matthey色素和分散剂，11400 New Berlin Road, Jacksonville, FL 32226;电话800/770.2634;传真904/751.6828;Helen Hatcher，新产品经理，电子邮件:hatchha@matthey.com;Andrew Tocher，应用技术专家，电子邮件:tochea@matthey.com;或者圈61。
