硅酸钙与沉淀硫酸钡在粉末涂料中的作用

在粉末涂料中硅酸钙与沉淀硫酸钡相比，粒径相差不大，但是吸油量却明显高于沉淀硫酸钡，主要原因可能是因为两者密度相差较大，沉淀硫酸钡的密度在4.3左右，而硅酸钙密度为2.7；且硅酸钙的白度相对偏低，若添加量过高，可能会影响*终漆膜的白度。

按表1所示配方，硅酸钙的替代梯度为10%，分别从0%到****对配方中的沉淀硫酸钡进行替代，进行实验，*终制得的聚酯粉末涂料的漆膜各项性能指标见表3。

由表3所示实验数据可以看出，随着硅酸钙替代硫酸钡比例的增加，漆膜的光泽呈现明显的下降趋势，当填料为****沉淀硫酸钡时，漆膜的光泽为79.2°，当填料为****硅酸钙时，漆膜的光泽仅为56.5°，说明硅酸钙与硫酸钡相比属于一种消光的填料，这可能是硅酸钙与硫酸钡相比，吸油量较高的原因造成的。因此，在一些光泽度要求较高的粉末涂料中，硅酸钙的添加量不宜过高。

从硬度指标上来看，随着硅酸钙的添加量的增加，硅酸钙对于粉末涂料的硬度提升比较明显。当硅酸钙替代20%沉淀硫酸钡时（添加量8%），漆膜的硬度由*初的H提高到2H,当替代量达到90%（添加量为18%）时，漆膜的硬度达到3H。

就附着力而言，硅酸钙与沉淀硫酸钡相比，两者对于附着力的贡献基本一致。20%的沉淀硫酸钡和20%的硅酸钙相比，附着力都为0级。

冲击性能上看，随着硅酸钙添加的增加，在1∶1之前，抗冲击性能反冲50cm都能通过，超过这一比例后，随着硅酸钙替代量的增加，冲击性能逐渐下降，说明硅酸钙较硫酸钡而言是一种偏刚性的材料。

图1 不同硅酸钙添加量粉末涂料的热失重曲线

硅酸钙作为一种功能性的填料，应用于环氧聚酯粉末涂料中时，可以明显提高粉末涂料的漆膜硬度和耐热温度。当硅酸钙的添加量在8%左右时，漆膜的硬度在2H，当添加量达到18%时，漆膜硬度达到3H；失重5%的温度*可以提升13℃，*失重温度提高9.1℃。

不同硅酸钙添加量粉末涂料T5和Tm对比

注：T5为失重5%的温度，Tm为*失重温度。

由上图可以看出，在环氧粉末涂料中添加一定比例的硅酸钙可有效提高粉末涂料的T5和Tm，纯硫酸钡时，环氧粉末涂料的T5为380℃，Tm为418.6℃，随着硅酸钙添加量的提高，T5和Tm基本呈现上升的趋势，当硅酸钙和沉淀硫酸钡比例为5：5时，T5达到峰值，为393℃，与纯硫酸钡相比提升了13℃，此时Tm为424.6℃，较纯硫酸钡相比提升了6℃；再往后随着硅酸钙比例的提升，T5呈现下降的趋势，而Tm则呈现小幅度上升。硅酸钙的分解温度1540℃，硫酸钡的分解温度为1580℃，两者相差不大，造成上述实验现象可能是由于硅酸钙是典型的针状结构，硫酸钡是颗粒状结构，在填料的堆积过程中针状结构更容易形成相互交叉的立体结构，正好和环氧树脂在交联固化过程中形成的三位立体结构网状结构相呼应，同时硫酸钡的颗粒填充在网状结构的空隙之间，形成更加致密的涂层。

因此，当硅酸钙部分替代硫酸钡后，随着替代量的增加，漆膜的致密性逐渐提升，当硅酸钙和硫酸钡的比例为1∶1时，漆膜的致密性*，因此耐热性能*，随着硅酸钙替代量的进一步增大，没有足够的颗粒状硫酸钡填充在硅酸钙的三维网状结构中，因此漆膜的孔隙率变大，致密性变差，热稳定性出现下降的趋势。

所以，从热稳定性上来看，硅酸钙的添加量在10%（即硅酸钙∶沉淀硫酸钡=1∶1）时，综合性能*。

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