陶瓷微球提供建筑涂料应用的用途和优势是有充分文献记载的，并随着新添加剂和粘合剂技术的引入而不断扩大。这些球形、坚硬的颗粒为配方剂提供了降低粘合剂需求、控制粘度和VOCs的机会，同时增加了抛光和擦洗阻力。工业涂料市场是另一个大的细分市场，正被推动向零挥发性有机化合物和改进性能的涂料发展。这项应用研究包括评价球形陶瓷微球和中空玻璃微珠与其他传统填料在高固相、双组分环氧涂料中的作用。

环氧树脂饰面通常因其优异的耐化学和耐染色性能而被使用，除了其整体膜耐久性外，还包括耐划伤和耐磨等性能。在双组分体系中，配方剂的主要目标之一是通过寻找在应用过程中保持粘度恒定的方法来延长锅寿命和工作时间，而不必添加溶剂，这对VOCs有负面影响。溶剂的加入也会降低固体的百分比，并会影响应用和干燥时间的特性。本研究评估了各种填料及其对配方参数(如粘度)和最终膜性能(如硬度和耐磨性)的影响。

实验方法和材料188金宝搏bet官网

标准的两组分环氧树脂配方被用作所有填料评价的起点(表11)．该原型配方设计用于区分所研究的填料。建议针对目标应用程序进行优化。这可能包括额外的颜料，如彩色，防腐和其他填料。A部分先加入环氧树脂、消泡剂和氟表面活性剂，再加入填充颜料。每种特定的填料颜料以7.26%的体积负荷(以密度为基础)添加(表1配方中所示的例子是陶瓷微球/填料a和E)。因此，每个体系的颜料体积浓度(PVC)为7.26。评估的填料的基本性质如表2所示。1

所有配方均使用Cowles叶片，A部分在5000转/分的转速下混合15分钟。使用传统的叶轮叶片以更低的混合速度(1500 rpm)混合玻璃微珠。15分钟后，加入稀释剂。对于B部分，在应用之前，以2.8:1(按重量a:B)的混合比例添加胺制剂。

PVC阶梯实验

在PVC梯实验中，将填料A和B在PVC中从0增加到42%，并随时间变化监测其粘度。在每个体系中加入溶剂以降低粘度至合适的工作应用粘度(约3000 cps)，并计算理论VOCs。本实验旨在展示两种不同填料在增加PVC时对粘合剂需求的影响，以及这与应用粘度和VOC控制的关系。

测试方法

应用程序:使用3mil的鸟形棒和28号绕线棒分别将3.0 mil和1.5 mil薄膜沉积在标准的、清洁的3003型铝板上。在每次测试中，所有面板都风干了指定的时间。

粘度:使用Brookfield DV-II+ Pro粘度计在6转/分和环境条件下使用3号主轴进行测量。

颜色测量:黄度值(B值)用标准分光光度计测量。B值越高表示薄膜越黄。

康尼锡硬度:使用标准König摆硬度仪进行测量。振荡次数越多，表明薄膜表面越硬。

防沾污性:对ASTM D1308进行了修改，并进行了4小时的开放点试验，随后进行了视觉评级系统。10表示没有变化，0表示严重软化、光泽丧失或颜色改变。中间的数字表示严重程度。

磨损:一台标准的5150型泰伯磨光机使用1000g负载和CS-10车轮。电池板在测试前至少要放置21天。

结果

评估的第一个特性是与锅寿命或有效工作时间相关的粘度。A和B部分混合，并长期监测。结果如图1所示。

结果表明，陶瓷微球和玻璃微珠在45-55分钟范围内粘度较低(工作范围<3000 cps)(图2中有所放大)。填料B和D在45-48分钟内粘度达到3000 cps，而填料a、C和E在52-56分钟范围内。这额外的时间在这两部分系统中是很重要的，因为它们的锅寿命有限，因此增加了宝贵的工作时间。

第一个例子涉及到在一个清晰的系统中一次简单地更换一个填充器。土木工程市场的许多配方需要较高pvc的着色/着色系统。根据填料对粘结剂的需求，在较高的pvc下配方可能具有挑战性，这取决于吸油性和颗粒几何形状，以及它们与粘度和VOC控制的关系。如图1和图2所示，更换填料会影响粘度等参数。这反过来可能导致应用问题，这可能需要添加溶剂的美学可接受的薄膜。

下一个例子涉及到将两种填料A和B的PVC增加到42%。为这两种填料制作了一个42 PVC样品。两种样品的初始粘度为>15,000 cps，因此添加溶剂以达到可接受的初始应用粘度。然后随着时间的推移测量粘度。45分钟后，碳酸钙样品(B)的粘度大大提高，其VOC含量约为样品(a)陶瓷微球1的1.5倍(图3a)。

表3描述了填料A更详细的分析。这是一个PVC阶梯填料a(陶瓷微球1)和较高的PVC水平对粘度和VOCs的影响。直到PVC高于16.4时才加入溶剂，然后添加<1 lb/gal使混合物在粘度小于2500 cps的情况下可用1小时以上。陶瓷微球具有较高的PVC/较低的VOC能力，这是由于颗粒的几何形状(球体中较低的表面积与体积比)和由此产生的较低的吸油值。

图3b显示了陶瓷微球与传统碳酸钙的对比。根据系统和原材料成本的不同，配方商也可以通过减少粘合剂需求来降低pvc较高时的成本。如表3所示，在添加填料a后，相对成本指数降低了12%。使用其他填料增加PVC也可以降低成本指数，但必须记住其他性能，如粘度和VOCs。

图4显示了与7.26 PVC黄变相关的颜色结果。对于所研究的填料，陶瓷微球对薄膜黄变的影响最小。

研究了填料类型对光泽度的影响。在干膜厚度为3-4 mil时，玻璃微珠对降低光泽的影响最大，而其他填料彼此表现出类似的结果(图5)。在较低的干膜厚度时也是如此。需要注意的是，在较低的膜厚下，填料颗粒的大小和分布对干燥膜的外观和光泽有很大的影响。填料(A)，陶瓷微球1，以及填料(C)，玻璃泡，往往在干燥膜<1.5密耳时产生粗糙/纹理型饰面。

还对陈化至少2周的3微米薄膜进行了耐化学腐蚀测试。在本研究中检查了填料A和B，结果没有显示填料之间的任何差异(图6)。在经过4小时现场测试时，除了硫酸外，两者对所有污渍都表现良好。用硫酸染色的薄膜显示出增白效果。

König硬度测量在两种不同的薄膜厚度后，经过七天的空气干燥期。结果如图7所示。

与不含填料的样品F相比，填料E在两种薄膜厚度下都表现得很好。填料A和D的性能相似，填料C比填料B的薄膜硬度稍高。

耐磨测试

图8描述了重量损失(mg)的结果，图9显示了固化膜失效的循环次数/mil的结果。

整体耐磨性最好的是填料A和E(陶瓷微球1和2)。没有任何填料的环氧透明树脂也表现很好。玻化微珠和硅酸铝表现相似，碳酸钙表现出最大的磨损和重量损失。耐磨性的图示如图10所示。填充物A和E磨损最少，填充物B和D在750循环后磨损最多。在本例中，磨损被定义为涂层的完全去除以暴露铝基板。

还应注意的是，填料E提供了最接近空白控制(填料F)的视觉清晰度。这可能对那些试图增加固体和降低VOCs同时保持外观和性能要求(如耐磨性和硬度)的配方商很重要。

总结

为涂料系统选择合适的填料是极其重要的，因为配方者必须评估填料颜料的物理性能和特定最终用途所需的最终性能特征。填料的选择可以影响许多性能，如粘度，沉降，不透明度，光泽，硬度，颜色，化学和磨损性能。

陶瓷微球和玻璃微珠可以为高固相涂料的配方提供具有成本效益的选择，包括2K环氧体系。这些球形填料提供了高pvc区域的配方优势，同时保持低voc和应用粘度配置。根据配方的需要，可以添加它们来控制光泽，同时保持或提高机械性能，如薄膜硬度、耐磨性和耐污性。

未来的研究包括研究这些球形填料在其他工业涂料中的应用。

参考文献

11 = 3M™陶瓷微球W-610;2 = 3M陶瓷微球W-210;iM16K玻璃泡;氟表面活性剂=3M氟表面活性剂FC-4430;环氧树脂= D.E.R.陶氏化学™331™液体环氧树脂;稀释剂= Epodil®748活性稀释剂，来自空气产品和化学品公司;改良环脂肪胺治疗=安卡胺®2726治愈从空气产品和化学品公司

2Wypych, G.，填充者手册，1999。

3.ASTM方法D523, D7091, D4060, D4366, D281, D1308

鸣谢及特别说明

作者要感谢特丽·谢菲尔德宾博士和康妮·正手。本文件中包含的或由3M人员提供的技术信息、建议和其他陈述是基于3M认为可靠的测试或经验，但不保证这些信息的准确性或完整性。

如需更多信息，请联系Kevin Rinkkjrink@mmm.com．