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技術文摘

涂料中填料的應用

2018-10-27 來源:研發中心

一般的涂料由成膜物質、溶劑、顏料、助劑、填料組成。填料是除成膜物質外涂料最大的組成成分,所以填料的選擇對于涂料的性能至關重要。

 

填料在涂料中的作用主要是以下幾方面:

 

1.提高涂料與涂膜的機械強度;

2.填充作用,提高固體含量,減少樹脂與溶劑用量,降低成本;

3.賦予涂料好的流動性、施工性能,增加涂膜厚度;

4.提供部分遮蓋,耐候性、抗紫外性作用,延長涂膜使用壽命;

5.特殊功能性,如紫外線屏蔽、耐熱、毒性極小;

6.改善其他添加劑性能,如增稠劑、流變劑、抗靜電劑、紫外光穩定劑等。

 

2015年全球涂料產量為6150萬噸,相對應需要的填料超過2000萬噸,它們主要包括碳酸鈣、重晶石粉、石英粉、滑石粉、高嶺土、云母粉、硅灰石、白云石等,這些填料各自有不同的組成結構、化學性能,但都有共同的特點,這些特點是作為涂料填料所必須的:

 

1.白色或淺色,白度要求一般在90%以上;

2.粒徑小,粒度分布窄,易分散,能全面均勻遮蓋涂層;

3.要有低的吸油性,吸油值低才能提高涂料的臨界顏料體積濃度,節約樹脂基材,符合現代高固體分涂料的要求。下圖是一些非金屬填料的吸油值/(g/100g);

4.能使涂料具有良好的流變性(流動性、流平性、懸浮性、增稠性等),使涂料在儲存時不沉淀,便于施工成膜,形成光滑平滑的涂膜;

5.與涂膜其他成分相容性良好又不與其他成分發生化學反應;

6.有適當比表面積、粒子形狀和晶體形態。它直接影響涂料的粘度、分散穩定性、折射率等性能。

 

按照填料在涂料中起的作用,一般把填料分為普通填料、活性填料、功能性填料和特殊填料;根據組成成分,又可以分為碳酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽及氧化物等。

 

使用不同的填料會傾向于不同的效果。有句話形容三個用量最大的填料:碳酸鈣增強、滑石粉增韌、硫酸鋇增光。這句話很籠統,卻巧妙地點出了它們各自的特點。

 

一、碳酸鈣:

 

碳酸鈣是涂料最常用的填料,它還被廣泛應用于塑料工業、造紙工業等。碳酸鈣耐候性好、強度高,價格低廉(常見涂料填料最低),耐磨損,可提高涂料的耐腐蝕性能和涂料的流變性,還能降低粉化速率,改進保色性,提高抗污染性能,缺點是易起白霜。

 

二、滑石粉:

 

滑石粉也叫含水硅酸鎂,由滑石礦直接粉碎而成。它具有很好的親油性,在溶劑型涂料中容易分散且不會形成結塊性沉淀,是溶劑型涂料主要填料,但在水性涂料中易引起結塊性沉淀所以用量較少,因為它很強的吸油性,在粉末涂料中也不常用。滑石粉基本是纖維狀或片狀,纖維狀耐候性好,但在涂料中流動性差,涂膜平整度也不足;片狀滑石粉能提高涂料流平性、涂膜平整性和保光性。它的化學性質極其穩定,能耐900度高溫,其缺點在于易粉化,應適量使用。

 

三、硫酸鋇:

 

外觀是致密的白色粉末,密度為4.5g/cm3,研磨后的重晶石粉被廣泛應用于工業底漆,特別是汽車底漆,也用于需要較高光澤的面漆,微細重晶石粉在乳膠漆中可部分取代鈦白粉。它的吸油量低,密度大,具有很好的填充性能,有利于光澤并有很好的保光性,極高的化學惰性,耐酸、耐堿、耐光,它在高腐蝕的環境中有很大價值。沉淀硫酸鋇相對重晶石粉其粒徑更小、價格更高,且易沉降,是高光半光粉末涂料的重要填料。

 

四、云母粉:

 

云母粉是一種非金屬礦物,含有多種成分,其中49%是SiO2,30%是Al2O3,層狀結構,是由兩層硅氧四面體夾著一層鋁氧八面體構成的復式硅氧層。一般用于涂料的是白云母,它有良好的彈性、韌性、在油性漆中加入少量的云母粉可防止產生裂紋,在墻用乳膠漆也具有防裂和改進洗刷性的功能。濕磨云母粉另一個重要應用領域是用作鈦珠光顏料的載體原料。

 

五、高嶺土:

 

也叫白云土、觀音土、陶土,得名于江西景德鎮高嶺村。分為水洗高嶺土和煅燒高嶺土兩種,呈片狀或者管狀,遮蓋性好、懸浮性好,水洗高嶺土成本低,有改善涂膜手感的作用;煅燒高嶺土成本高,但白度高、粒徑小,在外墻涂料中應用較多,粉末涂料、高檔外墻涂料中可以使用超細煅燒高嶺土代替15%-20%左右的鈦白粉。

 

六、硫酸鈣:

 

以兩種基本形態存在:無水石膏和石膏(石膏粉),涂料中用到最廣的是無水石膏,它可以通過石膏煅燒而成。無水石膏色澤明亮,分散性好,可用于一些有光涂料及其他有特殊要求的涂料。

 

七、膨潤土:

 

膨潤土吸水后體積能夠增大至原體積的5-6倍,且在水溶劑中能夠釋放出帶電微粒而使涂料的粒子間產生靜電斥力,所以有顯著的增稠和懸浮作用,已成為低檔內、外墻涂料常用的增稠、懸浮劑,在低檔建筑涂料和粉體建筑涂料中有大量應用。

 

八、二氧化硅:

 

涂料用二氧化硅品種較多,而且性能千差百異。常見的有兩種:氣相二氧化硅(即白炭黑)和石英粉。

 

白炭黑是一種極純的無定型二氧化硅,外觀為帶藍相或白色松散粉末,化學性質十分穩定,不溶于除氫氟酸和強堿外的所有溶劑。在涂料中的作用有:1.液體涂料中穩定狀態下有增稠作用;2.觸變性,使較厚的涂膜不至于出現流掛現象;3.防止顏料下沉、起分散作用,粉末涂料中也用于防結團;4.提高涂膜耐水性、耐熱性。

 

石英粉密度大、硬度高、耐化學腐蝕,在功能型建筑涂料中,石英粉是耐磨地面涂料和耐酸涂料的主要填料,也是高端墻面膩子的主要填料。天然多孔粉石英也用于液體涂料的消光粉。它綜合性能好,吸油量低,然而分散困難和容易沉底結塊等缺點導致了其用途相當有限。

 

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龍源石膏創立于1992年,是一家集石膏開采、硫酸鈣粉體研發、生產、銷售、出口為一體的大型石膏產業化龍頭企業,已形成年產石膏原礦兩百多萬噸、石膏粉和超細硫酸鈣粉體百萬噸的生產加工能力,具備百萬平米石膏砌塊和石膏模盒生產能力,產品廣泛應用于建材、模具、食品、醫藥、橡膠、塑料、涂料等行業。

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