通常说来，高性能颜料包括无机颜料和有机颜料。无机颜料着色力相对较弱，但是不透明性和耐久性极好；有机颜料成本较高，能够提供极好的着色力，但是不透明性较差。涂料工程师很难在色彩与着色力，长期性能与着色成本之间做出选择。在所有的应用中，颜料的选择都是视用途而定。

卷材涂料是涂装技术快速发展的重要领域之一。因为这种涂装方法提供了在便宜的金属底材上着色的成本低廉的方法，涂装过程的排放物少。人们通常要求卷材涂装厂商提供 25 年的使用期保证。这使得涂料耐久性成为真正的难题。粉化、褪色、失光、开裂、脱层，这些都是已发生降解的明显现象。尤其在建筑业中，这一问题倍受关注，因为贴面、屋顶、窗框的置换需要数目可观的费用。

制造卷材涂料的树脂有聚酯、聚氨酯、塑溶胶、聚偏氟乙烯 (PVDF) 。这些树脂中， PVC 塑溶胶最不稳定，需要添加稳定剂。耐久性最好的卷材涂料是用 PVDF 配制而得的，它具有突出的耐候性。聚酯涂料在卷材中应用最多，占了欧洲卷材涂料市场的 60% ，美国卷材涂料市场的大部分。

考虑怎样选择颜料时，聚酯和 PVDF 树脂是很好的例子。聚酯涂料在光催化下会发生降解，因此人们的努力主要集中在开发对紫外线稳定的聚酯上。而 PVDF 能够抵抗紫外线引发的自由基的侵害，然而它的附着力很差，因而必须用环氧树脂做底漆，而这种底漆易受紫外线的破坏。在所有情况下，颜料将起关键作用。即，颜料必须能够吸收紫外线，以保护基料体系。

图 3 显示了每一种卷材涂料的相对的稳定性。它表明了基料的相对的稳定性如下： PVDF> 硅酮聚酯 >PVC 塑溶胶。

颜料的选择

如果考虑选择无机颜料还是选择有机颜料。以蓝色为例，有机铜酞菁蓝的着色力高，成本低，因而被看成是一种具有吸引力的颜料选择。当然还需要考虑其他因素，包括加工的难易程度，性能和稳定性（见表 1 ）。

为了能够评价颜料对基料的保护效果，人们开发了一种针对有很高特性要求的 PVDF 卷材涂料体系的在室内进行的薄膜紫外线透射试验方法，以预测评价颜料体系的长期耐久性。图 4 显示，没有颜料的基料中紫外线很容易透射，而有颜料的涂膜得到保护，从而显示出更好的耐久性。进一步研究表明，近紫外区的紫外线能够穿透群青蓝和酞青蓝着色的涂膜，而钴蓝着色的涂膜在紫外区显示一条更为平直的线。

特制无机颜料的进展

钴类颜料可以用“混合金属氧化物”颜料这样的化学术语来描述。这种高性能的着色剂具有极好的热稳定和化学稳定性，并且与大多数树脂体系具有良好的混溶性从而提供卓越的性能。因为这类颜料是通过金属氧化物或盐的高温固相反应制得，所以能够承受生产和应用过程中可能遇到的任何温度。如图 5 所示，混合金属氧化物颜料作为紫外线遮光剂，能够有效地把紫外线或可见光散射到涂膜表面以外。

为了增强对紫外线的吸收，人们已经发展了新型的钴蓝和钴绿颜料，它们能赋予底材长期的耐久性。这里称为第二代颜料。铬铝酸钴蓝色或绿色颜料对紫外线的吸收最强，对紫外线的透射率不超过 0.1% （见图 6 ）。

第二代钴颜料极好的吸收特性，可以通过颜料的粒径分布来解释。这类颜料的超细、单分散的特性解释了为什么可以通过尖端的加工技术来获得能够吸收紫外线和可见光的特制颜料，（见图 7 ）紫外线的不透过性可以通过 PVDF 卷材涂料的薄膜紫外线透射实验来预测。这种方法已经通过紫外线加速耐候性试验 QUV(A) 验证（见图 8~9 ）。

尽管钴颜料的性能基本上是无可争议的，然而它的着色成本比其他替代品高，因而获得好的性能要以增加成本为代价。第二代颜料在提高了性能的同时又提高了着色力，从而降低了着色成本。这为涂料工程师提供了一个具有吸引力的颜料选择。

结论

随着市场逐渐转向超耐久性涂料，颜料组分的重要作用不再局限于着色，而是要能够提供保护性，使涂膜免受恶劣气候条件的侵蚀。本文讨论了基料的降解以及颜料对它提供保护作用的机理，阐述了无机颜料可以通过特制达到极好的耐久性，从而表面涂装厂商可以更有信心地为行业提供长期的保证。

作者：刘　冰 王世荣 肖金秋