涂料选用颜填料,不能“稀里糊涂”

众所周知，涂料主要是由树脂、颜填料、助剂及溶剂组成的混合物体系。其中，树脂和颜填料通常占据涂料配方中较高的比例。树脂即成膜物质，是将颜填料结合在一起，并在底材上形成均匀致密的涂膜，经固化后形成涂层。那颜填料在涂料中究竟有什么作用呢？常用碳酸盐和硅酸盐矿物填料又该如何选择？   1、颜填料在涂料中不可或缺   颜填料最基本的功能则是赋予涂膜一定的色彩、遮盖力、化学耐性及机械性能。无机填料又称体质颜料，由于折射率与成膜物质相近，不具有着色颜料的着色力和遮盖能力，但可以通过填充增加涂膜的厚度，在涂料中起骨架作用，使得涂膜丰满厚实，也因此能够降低涂料生产的成本。   填料可以调节涂料的流变性能，如增稠、防沉降等，也可以改善涂膜的机械强度，如提高耐磨性和耐久性。填料还能够调节涂料的光学性能，改变涂膜的外观，如消光等。此外，一些特定形状的填料可以有效地阻挡光线的穿透，提高涂料的耐候性，延长涂膜的使用寿命。   随着工业技术的不断革新，填料在涂料领域的使用已不再是以成本为主要的考虑因素，功能性填料的开发与使用对于提高涂料的性能至关重要。   2、碳酸盐VS硅酸盐颜填料适用于不同涂料   在涂料应用领域，根据不同的矿物学特征及基本化学组成，填料大致可以分为碳酸盐、硅酸盐、二氧化硅、硫酸钡以及氢氧化铝5种类型。   （1）碳酸盐   涂料中用的碳酸盐类型填料主要以碳酸钙为主，根据生产工艺的不同分为重质碳酸钙和轻质（纳米）碳酸钙。重质碳酸钙廉价、易得，白度好、吸油量较低、比重适中、分散性好；轻质（纳米）碳酸钙在涂料中既可以作为优质增白的颜料，降低成本，也可提高涂料的功能性。   碳酸钙已成为涂料工业中最主要的功能性填充料，被广泛的应用于乳胶漆、防水涂料、防腐涂料、地坪漆、木器漆以及粉末涂料等众多细分领域。   有研究者指出，由不同原矿加工生产得到的重质碳酸钙由于存在纯度、颗粒致密性、堆积密度等区别，因此应用在涂料中其遮盖力、耐洗刷、光泽度、加工流动性以及稳定性等都有所区别。一般而言，以白云石为原矿生产的重质碳酸钙最适合用于乳胶漆、粉末涂料、防水涂料等领域中，其遮盖、耐洗刷以及加工流动性、光泽等性能优于其它产品；而以方解石为原矿生产的重质碳酸钙适合用于无机涂料、木器漆、地坪漆等领域中，能有效改善产品的稳定性、打磨性以及防沉等性能。   徐永华等研究了碳酸钙（不同矿产地的不同种类原矿）的纯度、细度等对无机内墙涂料稳定性、耐洗刷、抗开裂、遮盖力等各项性能的影响。结果显示，以白云石为原矿生产的重质碳酸钙，其在无机内墙涂料中的稳定性较差，不宜应用在该体系中，而以方解石为原矿生产的重质碳酸钙在无机内墙涂料中稳定性较好。在不同细度的碳酸钙对比中，1250目碳酸钙的耐洗刷、抗开裂等各项性能均为最优。   轻质（纳米）碳酸钙在涂料中不仅可以作为优质增白的颜料，降低成本，提高涂料油漆的光泽度、干燥性和遮盖力及赋予涂料透明、稳定、快干等特性，还具有明显的补强作用。汽车涂料、粉末涂料及建筑涂料中，可以部分或全部替代价格昂贵的钛白粉。例如，轻质碳酸钙可用于水性内墙涂料可有效改善涂料的存储悬浮性和干遮盖力；粒径小于80nm的纳米碳酸钙因具有良好的触变性而应用于汽车底盘PVC防石击涂料及面漆。   （2）硅酸盐   硅酸盐中硅-氧骨架主要有层状、架状和针状三种结构。其中层状硅酸盐类矿物填料主要有滑石粉、云母粉以及高岭土。   在工业涂料领域，尤其是底漆中，滑石粉的引入可以提高涂膜的防腐蚀性能及抗裂性能，并且能够提高附着力以及打磨性，还能起到防沉和防流挂的作用。   云母粉在涂料中的水平排列可阻止紫外线的辐射而保护涂膜，还可防止水分穿透。在建筑涂料中，云母粉的引入能够提高涂膜的抗裂性及提高耐洗刷性能。煅烧高岭土在涂料中具有良好的抗沉降作用，分散、悬浮性能好，同时使得涂料具有良好的流平性、耐洗刷性和耐候性。   高岭土能够提供涂料的结构性黏度，对于抗流挂和贮存稳定性有利，并且还能用于增强涂膜的遮盖力。此外，层状结构的填料还能够提高涂膜的抗弯曲强度和内应力，防止涂膜由于弯曲或基材膨胀变形导致涂层出现龟裂。   长石粉为典型的架状结构的矿物填料，根据阳离子的不同，长石粉主要存在钠长石、钾长石和钙长石3种形式。相比于球形或者普通的块状填料，能够形成更为致密的涂膜，赋予涂膜高耐磨性及刮擦性，提高涂膜的防腐性能。   硅灰石化学成分为偏硅酸钙，其长度为直径的13～15倍，是典型的针状结构。硅灰石能够增加白色涂料明亮的色调，在不使涂料白度和遮盖力下降的条件下，可以取代部分钛白粉。硅灰石还可以改善涂料的流平性，也可作为涂料良好的悬浮剂。硅灰石应用于底漆中能够提供防腐蚀性能，并能够提高耐刮擦、抗龟裂性能。   二氧化硅在自然界中的存在也极为广泛，主要可以分为天然和人工两大类。天然产品包括结晶型二氧化硅，即石英砂，主要用于建筑真石漆的制备中。还有无定型的天然二氧化硅，即硅藻土，由于其较低的密度和多孔性，常用在内墙涂料中起到吸收和消除异味的作用。   沉淀二氧化硅具有较高的消光率、较小的粒径及适宜的遮盖力，常被用于涂料中做消光剂用，其适用的涂料种类十分的广泛，适用的涂料品种有水性和溶剂型木器涂料、高固体分涂料、酸催化涂料、建筑涂料、电沉积底涂料、织物涂料、乙烯涂料、军器涂料、墙纸涂料、聚氯乙烯塑料涂料等。   根据应用方向的不同，对沉淀二氧化硅消光剂的要求也有所不同。目前国内外二氧化硅消光剂的发展主要涉及五个方向，即大孔容、易分散、高透明性、低粉尘及表面改性的多样化。   结语   涂料工业可选择的颜填料种类众多，非金属矿物填料方面，部分材料的化学成分“类而不同”应用到复杂的涂料体系中需要科学选用和搭配。矿物填料性质天生注定，它也要选一个适合“自己”的涂料。   参考文献： 季兴宏，等：无机填料在涂料工业中的应用及研究进展，佐敦涂料（张家港）有限公司 颜鑫，卢云峰，等：轻质系列碳酸钙关键技术，化学工业出版社 蓝擎，等：沉淀二氧化硅的合成工艺及涂料应用的发展状况，广西产研院新型功能材料研究所有限公司 徐永华，等：不同重质碳酸钙在无机内墙涂料中的应用对比研究，江西广源化工有限责任公司 江西广源化工有限责任公司等 （中国粉体网编辑整理/昧光） 注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！