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碳酸盐、硅酸盐、二氧化硅、硫酸钡等体质颜料如何选择?

2021-11-21 15:38:57

涂料主要是由树脂、颜填料、助剂及溶剂组成的混合物体系。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。

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



01 碳酸盐类

山东硫酸钡

碳酸盐是地壳中较为常见的矿物。根据化学成分和沉积因素的不同,可以分为碳酸钙和白云石两大类。

相比白云石,碳酸钙的资源更加丰富,且价格低廉,是建筑乳胶漆中应用最为广泛的体质颜料。根据碳酸钙生产工艺的不同,主要分为天然碳酸钙和合成碳酸钙。其中,天然碳酸钙也称为重质碳酸钙,粒径大且分布较宽。太阳诚集团0638(科技)有限责任公司质的天然碳酸钙产品是以方解石为原料,白度高,可以制成涂料所需的各种目数的粉体。合成碳酸钙又称为轻质碳酸钙或沉淀碳酸钙。由于颗粒较细,吸油量大大增加,且带有微碱性,合成碳酸钙不宜与耐碱性差的颜料共用,在建筑涂料中可用作水性内墙涂料的填料,但因耐候性和保色性差而很少用于外墙涂料。

白云石主要应用于工业保护涂料和船舶涂料中。碳酸盐类填料应用于涂料中主要是作为体质颜料而降低成本,其吸油值较低,在高PVC涂料中提供较好的遮盖力。

02 硅酸盐类

涂料领域常用的硅酸盐矿物填料包括:滑石粉、云母粉、高岭土、长石粉、硅灰石等。

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。

云母粉以多层晶状薄片体的形式存在于自然界中,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。少量的云母作为钢结构底漆特殊的组分,可以提高耐盐雾和耐久性。

河北硫酸钡

高岭土的化学成分为水合硅酸铝,又名黏土,按生产工艺可划分为水洗高岭土和煅烧高岭土。煅烧高岭土的综合性能要优于水洗高岭土。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。

长石粉形貌是由带棱角的结节状粒子组成,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。霞长石是由钠长石、钾长石以及霞石组成的。与长石粉不同的是,使得霞石的酸稳定性降低。

硅灰石化学成分为偏硅酸钙,其长度为直径的13~15倍。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。

四川硫酸钡

03二氧化硅

二氧化硅(SiO2)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。

消光硫酸钡

人工产品包括沉淀二氧化硅以及合成气相二氧化硅。沉淀二氧化硅均匀分散于涂膜中能够产生微粗糙面,使得光线发生漫反射而具有很强的消光作用。合成气相二氧化硅又称为白炭黑,具有增稠作用,在涂料中呈现一定的触变性。在水性丙烯酸体系中,二氧化硅的引入可能会降低涂膜的耐老化性能。这是因为二氧化硅中含有的金属离子杂质会使得涂膜在紫外光照射条件下发生光氧化降解,并且二氧化硅孔道中的硅醇基团也会促进光降解反应

04

硫酸钡

硫酸钡通常也有两种存在形态,即天然的重晶石粉以及沉淀硫酸钡。硫酸钡是一种惰性物质,化学稳定性高、密度较大,耐酸碱、耐光和耐热性能好。重晶石粉在涂料工业中主要用于底漆中,利用它的低吸油量,耗漆量少,可制成厚膜底漆。并且填充性、流平性及抗渗透性好,可以增加涂膜的硬度和耐磨性。总体来讲,沉淀硫酸钡的性能要优于天然产品,其白度高、质地细腻、抗起霜,缺点是密度大,易发生沉淀。

05

氢氧化铝

氢氧化铝作为阻燃填料,热稳定性好,具有阻燃、消烟、填充3大功能,是防火涂料中最主要的无机填料。其阻燃原理是氢氧化铝在高温时释放水,发生吸热反应,并且水蒸发消耗额外的能量。氢氧化铝分解后形成阻隔层,可减缓氧气的流动和其他气体的生成速度,产生的氧化铝残渣沉积于表面,隔离氧气,达到抑制燃烧的效果。此外,氢氧化铝对紫外光的低吸收性使其十分适用于UV固化的涂料体系。

随着涂料技术的不断发展,对于其各组分的性能需求也越来越高。对于无机填料的使用,也不仅仅是作为涂膜的支撑骨架,更多的是研究和开发其对于涂膜各项性能的贡献。因此,理解无机填料的矿物学特征,寻求合理高效利用的目的将显得十分重要。



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