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技術文摘

硫酸鈣粉體填料在涂料中的應用

2018-12-26 來源:研發中心

  隨著涂料工業的發展進步,涂料填料的功能越來越被人們所重視。一般來說,填料具2種功能:填充體系和增加體系遮蓋率表現涂層色彩的功能。而大多數填料就只有填充體系的功能,這就在一定程度上限制了填料的應用。硫酸鈣作為一種粉體填料,因其同時具有以上2種功能,正越來越受到人們的重視。
 
  一、硫酸鈣簡介
  硫酸鈣俗稱石膏,從形成方式來說有天然石膏和化學石膏2種;從化學結構來說分為二水硫酸鈣(CaSO4· 2H2O)、無水硫酸鈣(CaSO4)以及半水硫酸鈣(CaSO4·1/2H2O)3種,這3類產品在涂料中都有應用。
 
  二、硫酸鈣粉體填料在涂料中的應用
  硫酸鈣粉體填料在涂料中的應用主要有以下幾個方面。
  1、無水硫酸鈣作為體質顏料應用于粉末涂料中
  體質顏料,通常又稱為填料,它們包括許多化合物,從自然界得來、直接制造或作為副產品獲得。這些物質主要是鋇、鈣、鎂或鋁的鹽類,硅或鋁的氧化物,或從前2類物質衍生的錯合雙鹽類。體質顏料在涂料中有著廣泛的應用。從20世紀20年代起,硫酸鈣就作為體質顏料應用于涂料中。粉末涂料從20世紀中期開始發展到現在,無論是粉末涂料原料、粉末涂料本身、還是涂裝工藝技術與設備均得到了發展。特別是體質顏料作為粉末涂料配方第二大主原料,被粉末技術工作者廣泛接受和采用。無水硫酸鈣的光折射率與基料非常接近,不溶于成膜物和溶劑,非常適合用作體質顏料。
  無水硫酸鈣作為體質顏料主要具有以下優點: (1)分散性好;(2)無水硫酸鈣的熔點高達1450℃,熱穩定性好;(3)著色能力強;(4)硫酸鈣為硫酸鹽,比一般的無機填料具有更強的耐腐蝕性能;(5)具有優良的耐光 耐候性,不易褪色,抗粉化等物理性能優異;(6)吸油值適中(22~26),抗滲色性好。
在粉末涂料中加入一定量的無水硫酸鈣粉體填料可增加涂層的硬度等機械性能,并能降低成本,是調整粉末涂料成本的有效途徑。
  2、無水硫酸鈣用于外墻涂料提高其保色性
  在實際應用中,對于深色漆用量較多的外墻涂料,針對保色性這一最薄弱環節,可以采用無水硫酸鈣粉體提高保色性,降低基礎涂料的消色力及配色成本;此外,較粗填料可以提高涂料的耐久力。因此若利用無水硫酸鈣粉體填料的保色性并進行粒度的粗細搭配,有望得到保色性強并耐久的彩色涂料;這方面的工作目前正在進一步探索中[1]。
  3、無水硫酸鈣用于內墻涂料
  對于深色漆用量少、裝飾性要求較高、保色性要求不高的內墻涂料,也可以考慮在保持遮蓋力不變的條件下使用粒度較細的無水硫酸鈣粉體部分替代TiO2、 CaCO3、滑石粉等填料,以降低成本。
  4、無水硫酸鈣用作白色粉體填料
  由于無水硫酸鈣的高白度(能達到 98%)以及良好的不透明性等,它能部分取代二氧化鈦用作涂料中的白色顏料。經美國USG石膏公司試驗,無水硫酸鈣替代20%的鈦白粉時,其白度,L,a,b和不透明度值并沒發生顯著變化。實踐證明,通過間接煅燒制備的超細無水硫酸鈣填料在憑借其良好的著色性能,窄粒度分布,以及非磨料的特性,能使色彩制造商在不犧牲質量的前提下,減少制造成本。
  5、二水硫酸鈣用作透明油漆、PE、PO透明底漆
  二水硫酸鈣是一種非金屬礦物, 透明度高,白度好,折射率1.54,相對密度2.3,吸油值22 ~ 25,無毒無味,耐酸耐腐蝕。填充料本身的折光率與透明油漆、PE、PO透明底漆基料的折光率非常接近,所以填料不影響成品的透明度;填充量大,有利于降低產品的制造成本。
采用優質天然礦石制得的二水硫酸鈣粉體填料與傳統的填充料對比,具有以下顯著特性:
  (1)可增加面漆的硬度和韌度,提高面漆的抗刮傷能力,替代價格較高的玻璃粉;
  (2)可提高油漆的消光效果,可替代亞光粉,減少亞光粉添加量;
  (3)耐腐性好,應用在透明油漆、PE、PO透明底漆中,能提高產品的耐侯性;
  (4)透明度高、吸油量低,應用到透明油漆、PE、PO透明底漆中,產品的開罐感觀好。
  6、半水硫酸鈣用于粉刷涂料
  主要作為硫酸鈣粉末涂料,由半水硫酸鈣,羧甲基纖維素、糊精、滑石粉、碳酸鈣及顏料混合組成,呈固體 粉末狀,使用方便,配水調和即可涂刷,能廣泛用于建筑墻體裝飾等。
  
  三、硫酸鈣與幾種常見涂料填料的對比
  我國硫酸鈣(石膏)礦的儲量豐富,在世界各國儲量的前列。其作為無機非金屬礦的一種,同碳酸鈣、滑 石粉、石英等一樣也有廣泛的應用。填料的大多數性質 都是由其本身的結構、組成等決定的。一般硫酸鈣用作涂料填料以無水硫酸鈣及二水硫酸鈣居多,表1是無水硫酸鈣與二水硫酸鈣同幾種常見涂料填料基本特性 的對比。

  四、作為涂料填料應滿足的要求作為涂料填料應滿足以下幾點基本要求:
  1、分散性要好;
  2、顏色遮蓋力和著色力要強;
  3、熱穩定性好,至少需要耐溫 160 ℃以上;
  4、優良的耐候性,不易褪色,抗粉化等性能優異;
  5、顏料吸油量適中,抗滲色性要好。
  經過表1的數據分析,無水硫酸鈣與二水硫酸鈣能夠滿足以上幾點基本要求。

  五、選擇硫酸鈣填料應注意的問題
  由于硫酸鈣產品級別較多,不是所有的硫酸鈣產品都適合做涂料填料。在選擇硫酸鈣作為涂料填料時應注意以下幾個問題。
  1、硫酸鈣填料白度要高,可減少鈦白粉的用量;
  2、硫酸鈣填料雜質要少,考慮到粉末涂料的工藝特殊性,填料中雜質多將影響涂膜的表面裝飾性(涂層表面顆粒多,流平差);
  3、粒度過于粗的硫酸鈣填料不要選用,因其不易分散,對螺桿有磨損。但是也不能一味地追求細粒度,因為較粗的填料粒子能夠提高涂料的耐久力;
  4、硫酸鈣填料要松散,不能結塊,含水量要低。
  我國有著非常豐富的硫酸鈣礦產資源,但是硫酸鈣的應用卻沒有得到足夠的重視。如何提高石膏的資源化綜合利用并提高經濟附加值成為一個迫切的問題,這還需要很多人的共同努力。硫酸鈣除了作為涂料填料以外,在橡膠、塑料等行業也有著廣泛的應用,已經成為硫酸鈣應用的一個主攻方向。(本文作者:李敏,張曉瑩,轉載請向原作者申請)

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