建筑涂料包括水性建筑涂料和溶剂型建筑涂料

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建筑涂料包括水性建筑涂料和溶剂型建筑涂料，溶剂型建筑涂料因其固化过程释放有毒溶剂，不符合环保要求而在建筑涂料中受到限制，但由于溶剂型涂料的高分子成膜物耐老化性强、附着力好、涂层光洁、耐沾污、耐磨性、耐酸碱、耐水性等优于一般水性涂料，在高层建筑的外墙装饰中仍在使用。从长远看，会被水性氟碳、硅丙等高性能涂料取代。水性建筑涂料分水溶性涂料和水乳胶涂料(乳胶漆)，因乳胶漆工艺成熟，应用广泛，这里重点介绍乳胶漆。乳胶漆是以聚合物乳液为基料，加入颜料、各种助剂和去离子水，经特定加工工艺制备而成。聚合物乳液和颜料构成分散相，水为连续相。1乳胶漆的基料乳胶漆分内墙和外墙两大系列，常规基料(乳液)主要有醋酸乙烯共聚物和均聚物、乙烯—醋酸乙烯共聚物(EVA)、醋丙乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、环氧乳液、聚氨酯乳液，硅丙乳液以及氟碳乳液等。内墙乳胶漆的成膜物以醋酸乙烯、苯丙乳液为主，外墙乳胶漆的成膜物主要以苯丙乳液、纯丙乳液和硅丙乳液为主。在选择最低成膜温度(MIT)时，外墙乳胶漆的MFT应高一些，内墙乳胶漆的MFT应相对低一些。除了考虑乳胶漆的耐老化性、耐沾污性、防水性以外，对乳液的机械稳定性、化学稳定性、冻融稳定性等也要进行检测，它们对涂料储存和运输的稳定性影响很大。为提高乳液对基材的附着力，往往在乳液聚合过程中加入少量含羧基、羟基或乙烯基的功能性单体，以增强对金属、水泥砂浆、木材等底材的附着力。2乳胶漆用颜填料颜料在乳胶漆中主要提供遮盖力和装饰性，填料可提高涂膜的机械性能和降低涂料成本。颜填料在乳胶漆中所占的比例在多数情况下都是最大的。在半光和平光漆中，颜填料与乳液的质量比多在1．5：1甚至6：1以上，有光乳胶漆中的颜填料与基料比，多为0．4～0．7：1，颜填料在乳胶漆中的作用应给予重视。乳胶漆对颜填料的要求可从以下几方面考虑：(1)给涂料提供合适的颜色，使涂层能够遮盖底材，使颜色看上去赏心悦目；(2)影响涂料的光泽，使涂层的光泽增加、降低或消失；(3)改善涂膜的强度，改善涂膜对基材的附着力；(4)使涂膜的耐候性、耐光、耐水、抗酸碱、抗腐蚀、耐损伤等性能有所改善；(5)在尽量不降低涂料综合性能的前提下，降低成本；(6)改善涂料的流动性和施工性能。满足以上要求的颜填料，要从其色相、鲜艳度、遮盖力、折光指数、粒径及其分布、吸油值、密度、耐光性、耐热性、化学反应性、抗渗性、防腐蚀性、易分散性等性能指标方面衡量。在乳胶漆中使用最多、效果最好的白色颜料是钛白粉。钛白粉分为金红石型和锐钛型2类，金红石型钛白粉具有优异的遮盖力和耐候性，主要用于外墙涂料中。锐钛型钛白粉遮盖力比金红石型钛白粉稍差，且易粉化，多用于内墙涂料中。其他白色颜料，如立德粉、氧化锌等，因其遮盖力、白度及其它性能不理想，在内外墙涂料中很少使用。红色颜料有：氧化铁红、镉红、偶氮类有机红、高性能有机红，如鲜佳红、永固红等；黄色颜料有：铬黄、氧化铁黄、偶氮类有机黄、高性能有机黄类；黑色颜料有：炭黑、石墨粉、氧化铁黑等；此外，酞菁蓝、酞菁绿颜料也较为常用。有色建筑涂料的传统生产工艺是将干粉颜料加入去离子水、各种助剂经机械研磨制成色浆，再与乳液、去离子水、助剂等调配成成品涂料。这种生产工艺工序长，产品质量的影响因素多，生产管理复杂，批次间颜色难以一致，花色品种比较单一，机械难以清洗，无法实现产品颜色的多样性、准确性、重复性以及快速的客户服务。另外，为乳胶漆选择颜料时，要注意颜料的鲜艳度、极性，颜料表面处理和分散性问题，还要注意颜料的耐酸碱性以及相容性等问题。有机颜料耐光等级高、耐候性良好、色彩鲜艳的品种才可用于外墙乳胶漆中。乳液、分散剂、增稠剂等乳液成分都是极性物质；而大量用于乳胶漆的颜料，如有机颜料、炭黑等都是非极性或极性很小的物质，有的很难分散或亲油性，存在颜料分散后在乳液中的稳定性问题，因此对分散剂的选择和分散工艺提出了较高的要求，不然就会产生絮凝、浮色，发花、着色力下降、色相偏移、光泽降低、涂料稳定性降低等问题。颜料要有较好的耐碱性，主要由于建筑涂料pH值一般大于8，偏碱性，而作为外墙的水泥砂浆碱性更强，所以耐碱性不好的无机颜料(如铁蓝、铅铬黄等)不可使用。综上所述，配色问题也是影响建筑涂料质量的关键因素之一。3 乳胶漆用助剂乳胶漆生产中要使用多种助剂，这是乳胶漆的一大特点，但却不是优点。在乳胶漆的混合体系中，组分间既可能有很好的协同作用，也可能相互干扰，产生不良影响。因此，调配乳胶漆的技术关键是各种助剂的最佳化选择和配方的平衡。3．1润湿分散剂分散剂的主要作用是：使颜填料的表面湿润，协助机械剪切作用将颜填料从二次结构研磨成初级结构(一次结构)，并使分散稳定化。其作用机理是：离子型分散剂被吸附于颜填料表面形成双电层，借同性电荷的相斥使分散体系稳定化；另外，离子型和非离子型分散剂也会在颜填料表面形成亲水性吸附层，因位阻效应使分散体系稳定化。无机润湿分散剂有聚磷酸盐类，如六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、四偏磷酸钠等，它们价格低廉，分散效果较好，但对乳液的稳定性有一定影响；有机类润湿分散剂有阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂，其特点是分散效果好，但产生泡沫多；另外一类是高分子树脂类分散剂(如聚丙烯酸盐类)，其特点是：价格适中，用量较少，分散效果好，泡沫少。3．2成膜助剂成膜助剂又称聚结剂，它能促进乳胶聚合物的塑性流动和弹性变形，改善其聚结性能，能在较低的施工温度下成膜，又不使涂膜过于柔软。成膜助剂是一种易挥发的暂时性增塑剂，因而不会使于膜太软或发粘。选用的成膜助剂一般应符合下列要求［2］：(1)能明显地降低聚合物的最低成膜温度，并与聚合物的相容性好，是聚合物的良溶剂，有助于提高涂膜的光泽。(2)具有较高的沸点和一定的挥发速度，但其挥发速度至少低于水，使聚合物成膜前保留在涂料中，而在成膜后逐渐挥发掉。(3)应微溶于水或具有一定的水溶性，易为乳液粒子吸附而聚结。满足以上要求的成膜助剂应具有高效、用量少，功能多，满足乳液多种组分的要求；应冻结点低，利于运输、低温包装和储存；有助于改善涂膜性能，使涂料的成膜性、耐候性、展色性、耐擦洗性等均有较大的提高。常用的成膜助剂有3类，第1类是乙二醇、丙二醇、己二醇、苯甲醇等，它们水溶性强，有防冻作用，但降低成膜温度的效果较差，加量较大；第2类是醇醚类(乙二醇、丙二醇、丁二醇醚类)，它们水溶性强，降低成膜温度的效果一般，加量适中，有防冻作用；第3类是醇醚—12等，此类助剂水溶性差，降低成膜温度的效果好，加量少，毒性小。3．3消泡剂由于乳胶漆中使用了表面活性剂，如乳化剂、分散剂等，易产生泡沫，会造成涂膜缺陷，使涂膜保护性能和装饰性能随之下降，因此，消泡剂的使用必不可少。消泡剂分硅类消泡剂和非硅类消泡剂，硅类消泡剂效率高，消泡力持久，但分散性较差，易出现过缩孔、油点、缩边、再涂性较差；非硅类消泡剂分散性好，不易出现过缩孔、油点、缩边，但消泡效率较低。消泡剂的用量一般在0．5%O～5%O之间，通常，在分散阶段加1／2～1／3，涂料调配阶段加1／2～2／3。有时要加入2种以上消泡剂，保持消泡性和贮存稳定性的统一。3．4增稠(流变)剂由于水性建筑涂料乳液和颜填料体系粘度太低，没加入增稠剂之前易出现分层、絮凝、沉淀等问题，涂料的贮存稳定性、开罐性能、施工性能都不令人满意，加入增稠剂之后，改善了涂料的流变性，这些缺陷基本上可以消除。增稠剂的种类很多，主要有无机增稠剂(以膨润土、超细二氧化硅为主)、有机增稠剂(纤维素类、碱溶胀型丙烯酸乳液类、缔合型聚氨酯增稠剂)。有机类中纤维素类增稠剂的增稠机理是由于它们具有很强的吸水能力，在乳液中体积大幅度膨胀，使乳液粘度显著增加，从而起到增稠效果；碱溶胀型增稠剂的增稠机理首先在于它自身能吸附在乳液颗粒表面形成包覆层，使乳液粒子的体积增大而导致粘度提高。其次它还能进入水性体系使粘度增大；缔合型聚氨酯增稠剂增稠机理在于它们的分子中存在憎水剂和强极性基团，能与乳胶漆的聚合物和颜料发生缔合作用，形成瞬间网络结构。这类增稠剂具有优异的流变性。 在低成本、高含水量的乳液中，羟乙基纤维素具有较高的中、低剪切粘度，有利于乳胶漆的贮存，避免分层，但其明显的缺点是高剪切粘度太低，丰满度低，流平性差、易霉变、易飞溅。一般来说，仅用一种增稠剂存在不少缺陷，因此，可根据乳胶漆的不同要求，按照增稠剂的性能灵活选择一种或几种配合使用，发挥其协同作用。常见增稠剂的基本性能见表1。3.5防霉杀菌剂地球上的霉菌、细菌等微生物无处不在，无处不有，但是它们的大量繁殖必须满足一定的条件，如有机物和氧的存在、湿度、酸碱性、温度等。微生物会对乳胶漆带来很多问题：包装中的乳胶漆会因细菌的繁殖而出现胀罐、粘度的下降、颜料沉淀、乳液破乳、变臭变色，最终使乳胶漆报废。乳胶漆在生产和贮存过程中可能发生的问题是细菌带来的，可通过改善环境，生产上严格管理及配方措施来解决。在乳液生产的高温、高湿环境中，搞好环境卫生是防腐的关键环节。防止购进的原料带菌也是一个重要方面，在乳胶漆中加入合适的防腐剂是防腐的根本途径。乳胶漆漆膜有亲水成分，含有微生物的养分，这是长霉的诱因。一般临时使用的防霉剂可用氨水、无机碱水溶液作pH调节剂，但氨水有味道，碱性水溶液对涂膜的耐水性、耐擦洗性有影响，长效乳液应选择pH值稳定、毒性较小的有机胺、多酚类防霉杀菌剂。颜料与涂料之——涂料配方中颜料的选择第一节白色颜料的选择一、钛白粉在涂料工业中，最重要的白色颜料就是钛白粉(TiO2)。钛白粉由于折射率高(金红石型钛白粉n=2.80，锐钛型钛白粉n=2.55)，光散射的能力比其它白色颜料都强，在着色涂料中具有极好的遮盖力，特别是金红石型钛白粉。与其它着色颜料相比，钛白粉颜料在所有白色颜料中表现出最好的亮度。由于具有这些优异的光学特性、无毒和化学惰性，钛白粉可以代替其它所有的白色颜料。表10-1为各种白色颜料的物理性能比较，从表中可以看出，TiO2各方面性能都最优异。表10-1各种白色颜料的物理性质比较颜料物理性质二氧化钛(锐钛型)二氧化钛(金红石型)锌钡白氧化锌铅白硫化锌相对密度3.94.25.5~5.76.8~ 6.94.0折射率2.522.712.032.092.37遮盖力(PVC20%)3334141188797着色力1,3001,700260300100660紫外线吸收(%)6790189335反射率(%)88~9047~509080~8288反射率(%)94~9595~969693~94951.粒径和粒径分布许多TiO2晶休看上去都是透明的，但工业上TiO2颜料的超细微粒却具有很高的不透明性(遮盖力)。当粒径为0.25μm左右时，钛白颜料的遮盖力最大；TiO2粒径大于或小于0.25μm时，遮盖力都会降低。0.25μm的粒径对光波长400nm来说是最理想的。在遮盖力最大值附近，随着颜料粒径的变化，颜料的颜色也会发生变化。粒径较小的TiO2显现蓝光，粒径较大的TiO2显现黄光。TiO2的粒径分布也对涂料的性能存在影响，粒径分布窄的钛白粉产品的遮盖力或单位体积着色强度比粒径分布宽的产品更好。2.表面处理钛白粉的表面处理剂用量一般为颜料量的0~ 20%，主要是无机表面处理剂，如Al2O3、SiO2、ZrO2或它们的混合物。另外，一些有机表面处理剂也可用于改进钛白粉在不同介质中的分散性，如多元醇、胺和硅烷偶联剂，在颜料生产过程中可以作为研磨助剂。表面处理剂的类别和添加量对颜料性能的影响很大，表10-2为处理剂用量和颜料性质的关系，从表中可以看出，随着处理剂用量的增加，颜料的粒径、吸油值和表面积都会增加；表10-2表面处理剂与TiO2物理性能的关系颜料类别表面处理剂表面积(m2/g)吸油量粒径基本颜料无5~7很小有光颜料低9~14低小多用途耐久性颜料中等12~16中等中等高干遮盖力颜料高25~40高大在PVCCPVC时，表面处理剂类型与光学性能之间的关系分别见表10-3和表10-4。表10-5为表面处理剂类型与产品耐久性之间的关系，从表中可以看出，经Al2O3处理后，TiO2的光泽提高，但耐久性变差，而SiO2可以提高耐久性，但产品光泽较低。表10-3 表面处理剂与TiO2光学性能的关系(CPVC以下)颜料类别遮盖力着色力色调光泽颜色有光最高最高最蓝最高N/E多用途耐久性颜料中等中等中性色中等N/E高干遮盖力颜料最低最低最黄最低N/E表10-4表面处理剂与TiO2光学性能的关系(CPVC以上)颜料类别遮盖力着色力色调光泽颜色有光最低最低最蓝最高N/E多用途耐久性颜料中等中等中性色中等N/E高干遮盖力颜料最高最高最黄最低N/E表10-5 表面处理剂与TiO2耐久性的关系颜料类别表面处理剂光泽着色力抗粉化性光泽保持力低耐久性颜料Al高高低低中等耐久性颜料Al、Si中等中等中等中等高耐久性颜料Al、Si中低低高高中等耐久性颜料Al、Org高光高中等高高耐久性颜料Al、Zr、Org高光高高高3.涂料配方设计中钛白粉的选择在涂料配方设计中，钛白粉的用量在原材料成本中占很大比例。TiO2产品的品种繁多，所有的产品都是为某些性能设计的，不同等级的产品其用途和价格都不同。钛白粉作为主要原材料用于涂料中时，选择合适的等级是很重要的。不同等级钛白粉适合不同类型的涂料产品，主要包括以下级别：(1)具有高耐候性的钛白粉，适合于管道涂料和汽车涂料；(2)具有优异光学性能的钛白粉，主要用于陶瓷涂料和水性工业涂料；(3)具有最好不透光性的涂料级钛白粉(80~86%TiO2)，主要用于平光乳胶漆；(4) 有合适特性的复合级钛白粉，应用范围比较广，属于通用型钛白粉。实际上，一些级别之间的差别很小，除非必须突出某些特殊的性质，如(1)、(2)类，一般级别的选择很宽。在大批量生产和贮存TiO2时，可以选择适合各种用途的通用型级别。在建筑装璜涂料的生产中，通用型钛白粉颜料可用于从低到高各种PVC下的溶剂型外墙有光涂料和水性乳胶漆中，改变了通常认为的高级钛白粉颜料主要用于中高PVC哑光乳胶漆的观点。陶瓷级颜料，特别是与不透明聚合物联合使用时，在这些涂料中的应用更加广泛。因此，若配方设计者能正确选择某一种等级的TiO2，则既能提高产品的性能，又能降低涂料的生产成本。表10-6可以作为钛白粉颜料选择的指导，涂料的PVC要根据用户的需要和对产品性能的要求来设计。表10-6钛白粉颜料选择的关键−光泽和耐久性项目低耐久性(内墙、油墨)中等耐久性(外墙建筑涂料)高耐久性(汽车、管道)低光泽高吸油值，高干遮盖力通用级钛白粉+体质颜料抗粉化级钛白粉+体质颜料中等光泽多用途陶瓷级钛白粉+体质颜料通用级抗粉化级高光泽陶瓷级高光通用级高光抗粉化级在涂料配方设计中，除选择合适的钛白粉等级外，另一个关键的问题是如何确定钛白粉的最佳使用量。这取决于涂料遮盖力的需求，但也受到其它因素如PVC、润湿分散程度、涂膜厚度、涂料固含量和其它着色颜料的存在等的影响。对于常温固化溶剂型白色涂料，TiO2含量在PVC为17.5%或颜基比为0.75:1时，可从高质量涂料的350Kg/1000L到经济型涂料产品的240Kg/1000L，涂料的固含量为50~70%。对于装饰性乳胶漆，当PVCCPVC时，钛白粉的用量可以随干遮盖力的增加进一步降低，在一些经济型涂料配方中，钛白粉的用量可以降低到20Kg/1000L。在高层建筑外墙涂料中，钛白粉的用量可以降低到一定比例，以增加涂膜的粘结强度。表10-7至表10-9列出了使用TiO2颜料的几种不同用途的简单涂料配方。表10-7 白色醇酸底漆(木质基材用)配方组成质量(Kg)组成质量(Kg)金红石型TiO211.8200#溶剂汽油15.1重晶石粉29.524%环烷酸铅0.33云母粉5.56%环烷烷钴0.17长油度豆油醇酸树脂(75%溶剂油溶液)32.1注：TiO2用量为12.5%表10-8乳胶漆配方组成质量(Kg)组成质量(Kg)H2O1.30TiO2250分散剂4SiO250消泡剂3ZnO50丙二醇2Al2(SiO3)370增稠剂3丙烯酸乳液468注：TiO2用量为24.3%表10-9外墙乳胶漆配方组成质量(Kg)组成质量(Kg)水 49C-1000滑石粉30表面活性剂2碳酸钙125分散剂(25%)9AC -34丙烯酸乳液547.5消泡剂(50%)4防霉剂8乙二醇20消泡剂(50%)1增稠剂(1%溶液)87.5水20R-901金红石型TiO2225氨水(28%)2锐钛型TiO225注：R-901金红石型TiO2用量为19.5%；锐钛型TiO2用量为2.2%二、氧化锌氧化锌(ZnO)又称锌白，是一种白色粉末，由不定形或针状的小颗粒组成。氧化锌是碱性化合物，能和微量游离脂肪酸作用生成锌皂，有使涂料变稠的倾向，遇无机酸或醋酸则会溶解。氧化锌可使涂膜柔韧、牢固、不透水，因而能阻止金属的锈蚀。但不宜和游离酸较多的基料混合，以免产生较多的锌皂，使涂料粘稠而不易涂刷。氧化锌的着色力和遮盖力仅次于锌钡白和钛白粉，但颜色纯白，不粉化，具有良好的耐光、耐热及耐候性，适应于外墙涂料。在涂料配方设计中，氧化锌可为设计者提供许多高性能的涂料配方。氧化锌具有优异的防霉性和控制微生物真菌的功效。由于ZnO具有吸收紫外光的能力，它能与涂料中的羧酸根离子形成配位化合物从而降低涂膜中水的敏感性，因此，ZnO可以提高涂膜的耐候性和抗粉化性能力。另外，由于ZnO的折射率较高，因此也具有较高的遮盖力。一般来说，陶瓷、罐桶涂料均用粒径小、纯度高的间接法氧化锌；室内涂料、乳胶涂料则多用针状的直接法氧化锌，使之吸油值较高，能改进悬浮性能。当ZnO用于乳胶漆中时，若用量太大，会引起涂料粘度大大增加，降低涂料的稳定性，可通过选择合择的分散剂、TiO2品种、基料品种、pH值、原始粘度和PVC等来得到稳定的涂料配方。表10-10和表10-11即为ZnO分别用在有光涂料和平光涂料的涂料配方。在涂料配方中正确使用ZnO，既可得到性能优异的产品，还可降低成本。表10-10 氧化锌有光涂料配方组成质量(Kg)体积份配方常数丙二醇60.06.98PVC(%)22.5分散剂(35%)7.90.87体积固含量(%)34.8水5.10.62pH值49.0消泡剂1.00.13原始粘度(KU)9.0钛白粉250.07.30氧化锌25.00.54上述组分经高速分散后，加入下列组分：水30.03.60丙烯酸乳液(46%)546.762.38Texanol25.73.16丙二醇38.04.42防霉剂2.00.23消泡剂1.00.13羟乙基纤维素(2.5%)74.29.64总计1071.2100.0表10-11氧化锌平光涂料配方组成质量(Kg)体积份配方常数：水125.015.00PVC(%)45.4分散剂(40%)7.10.67体积固含量(%)36.2润湿剂2.50.28质量固含量(%)54.2消泡剂1.00.13pH值9.2~ 9.6丙二醇34.03.95原始粘度(KU)90-95羟乙基纤维素(100%)3.00.26(续)表10-11 氧化锌平光涂料配方组成质量(Kg)体积份乙二醇预混物25.02.69钛白粉225.06.54氧化锌25.00.54硅酸铝147.36.76碳酸钙50.02.33活性白土5.00.25上述组分经高速分散后，加入下列组分：丙烯酸乳液(46%)305.934.17消泡剂3.00.39Texanol9.31.17防霉剂2.00.24氨水(28%)2.00.27羟乙基纤维素(2.5%)202.424.36总计1176.9100.0三、铅白铅白不溶于水，可溶于酸、碱，长期暴露在空气中与H2S气体接触，颜色会变暗，变成黑色的硫化铅，所以不能与银朱、镉黄、群表等含硫颜料配用。铅白能与酸值高的油生成铅皂，可以加强涂膜牢度、防止粉化、耐光耐潮湿，特别适用于制造室外用漆、防锈漆及船舶用漆。其最大缺点是对人体毒性大，因此使用要慎之，特别是玩具用漆和室内用漆，都禁止使用铅白。四、锌钡白锌钡白(ZnS·BaSO4)又名立德粉，是硫化锌和硫酸钡的混合物。锌钡白是一种中性颜料，故常与酸价高的基料共用，代替氧化锌，以免涂料产生皂化。锌钡白颜色洁白、遮盖力强、着色力好、耐碱耐热，但遇酸分解、遇光变暗、耐候性差、易粉化。锌钡白广泛用作室内涂料；由于对大气作用不稳定，故不宜用于室外涂料。在内墙经济型平光涂料中，常用立德粉代替部分钛白粉作为着色颜料，降低涂料成本。表10-12为仿墙纸经济型涂料配方。表10-12仿墙纸经济型涂料配方组成用量(%)组成用量(%)水7.2立德粉12.0六偏磷酸钠0.2红色浆0.8(续)表10-12仿墙纸经济型涂料配方组成用量(%)组成用量(%)乙二醇1.5聚醋酸乙烯乳液(46%)+聚乙烯醇缩甲醛(10%)73.3 钛白粉5.0磷酸三丁酯适量五、锑白锑白的主要成分为Sb2O3，是中性颜料，结晶体细腻易磨，易溶于酸碱，颜色洁白，遮盖力仅次于钛白粉，与锌钡白相近，耐候性比锌钡白好，抗粉化性好，耐热、耐旋光性均好，遇硫化氢可转变为橙色的硫化锑，可溶性盐对人体无毒，故可代替铅白使用。锑白与脂肪酸不起反应，故在高酸值基料中不会皂化，但单独用于涂料中干性不好，会使涂膜较软，因此必须与氧化锌配合使用，以使涂膜干性好，干后坚韧。锑白在高温下和含氯树脂反应生成氯化锑，能够阻止火焰的蔓延而起到防火的作用。因其相对密度较大，价格较高，故仅限于防火涂料中使用。表10-13为锑白在氯丁酚醛阻燃涂料配方中的应用。表10-13氯丁酚醛阻燃涂料配方组成质量(Kg)组成质量(Kg)水性氯丁胶乳(50%水分散液)70.0锑白11.2酚醛树脂9.6膨胀石墨127.0氢氧化铝17.4矿物纤维4.8六、碱性硫酸铅碱性硫酸铅是以2PbSO·PbO为主的白色颜料，毒性比铅白小，与脂肪酸不起反应，制成的涂膜干燥较慢，不耐稀酸，可溶于碱，遮盖力比铅白小，防锈能力比铅白好。碱性硫酸铅与氧化锌配合使用，可阻止涂膜产生细裂纹及龟裂，不易粉化。成分中含有硫化铅和碳时，呈青灰色，称为“升华青铅”。用升华青铅制得的涂料涂膜柔韧，但易于粉化，故常与氧化锌配合使用。中性硫配铅(PbSO4)耐酸、耐碱、耐光，但遮盖力小，仅作体质颜料使用。第二节有色颜料的选择一、黑色颜料1.炭黑炭黑的主要成分是碳，并含有少量来自原料的挥发物。炭黑的粒度细，它是遮盖力和着色力最好的一种黑色颜料。能耐热和耐化学腐蚀，在油内分散度极好，能吸收各色光谱，所以有高度的黑色。缺点是吸潮性大，会使干燥速度减慢和粘度增高。在炭黑颜料中，炭黑的生产工艺、粒径、结构和表面化学性质直接影响着涂料的黑度、流变性和光泽等性能。表10-14列出了炭黑性能变化对涂料性质的影响趋势。表10-14 炭黑性能对涂料性质的影响当粒径减小或表面增大时黑度增加，光的吸收更多，反射更少，使人觉得更黑；粘度增加，涂料需要量较多，自由流动的漆料量减少；分散性降低，粒子间引力增大，需要更多的能量破坏聚集体；光泽降低，较高的漆料需要量，涂层中供反射的漆料量减少。当结构增加时黑度降低，由于互相结团，相当于较粗粒子的效果；粘度增加，漆料需要量增加，自由流动漆料量减少；分散性增加，由于粘度增加，产生更大的剪切力破坏聚集体；光泽降低，漆料需要量增加，表面上自由漆料减少。当表面活性和表面酸度增加时对大多数漆料而言，表面活性增加，相当于加入一种有效的润湿剂，颜料被漆料润湿的界面阻力降低了，帮助漆料渗透到颜料粒子中去；黑度降低；粘度增加；分散性增加；光泽降低。2.氧化铁黑氧化铁黑又称铁黑，分子式为FeO·Fe2O3或Fe3O4，带有永久性磁性，是一种遮盖力、着色力、耐旋光性能较好的黑色颜料。用它制成的涂料，涂膜坚韧性好，并具有化学防锈作用，在涂料中可部分代替炭黑使用。氧化铁黑由于耐碱性好，广泛用于建筑行业的水泥着色。3.硫化锑硫化锑(Sb2S3)是一种灰黑色矿物颜料，显现绿光，使之在红外照片上看上去像植物，因此它的细粉可以用作伪装涂料。4.苯胺黑苯胺黑是有机颜料中唯一的黑色颜料，也是广泛使用的一种有机颜料。由于一般黑色颜料多采用价廉的无机炭黑颜料，因此这种溶剂型黑颜料在涂料工业上应用不多。二、红色颜料1.铁红颜料氧化铁红的分子式为Fe2O3，颜色由橙红到紫红。耐旋光性好，能耐高温、耐污浊气体、耐碱、着色力好、遮盖力强，仅次于炭黑。用它制得的涂膜细密，可起物理防锈作用，主要用于各种底漆，有时也用作磁漆。缺点是不耐强酸，颜色中带黑、不够鲜艳。由于铁红的制造途径不同，得到的粒子大小及形状也不同，使铁红的颜色由红黄色调到红紫色调变动，需要根据涂料的不同要求选择不同色调的氧化铁红颜料。表10-15给出了铁红粒子大小与颜色、着色力、遮盖力、比表面积及吸油值等的关系。表10-15 铁红粒子大小与性能的关系铁红类型12345678颗粒尺寸(μm)0.090.110.120.170.220.30.40.7色调变化黄红色调---向蓝色调变化—红紫色调着色力大-------------------------------------------------------------------------------------小遮盖力小--------------------------------------大--------------------------------------小比表面积大-------------------------------------------------------------------------------------小吸油值大-------------------------------------------------------------------------------------小2.镉红镉红是硫化镉和晒化镉(3CdS·2CdSe)的混合物，通常硫化物占55%，晒化物占45%。3.钼红钼红是钼酸铅和铬酸铅的混合结晶，呈鲜红色，含铬酸铅时呈橙色，耐旋光性强、遮盖力、着色力好，常用于农业机械涂料。4.有机红颜料有机颜料色彩鲜明、着色力强、相对密度小、无毒性，但遮盖力、耐旋光性、耐热性、耐溶性不如无机颜料。有机颜料中一般包含有发色基团或着色基团，如偶氮基团，以及助色基团，如氨基。(1)甲苯胺红甲苯胺红又名颜料猩红，为鲜红色粉末，颜色鲜艳，分深淡两种色调，带淡黄光色调和带深蓝光色调。甲苯胺红具有高度的耐旋光性、耐水性和耐油性，并具有良好的耐酸碱性和遮盖力。原色在室外不褪色，但冲淡后的颜色不经久，不宜在室外使用。可耐热130~140℃，但在硝基涂料中易渗色，可用于涂料、水粉漆及烘干漆中。(2)大红粉大红粉是一种不溶性偶氮颜料，红光鲜艳、遮盖力较好，不溶于水，微溶于油，深色耐光，可耐酸、耐热，尚可耐碱。为涂料工业、印刷工业、塑料及文教部门常用的红色颜料。(3)立索红即蓝光色淀性红，是一种色淀性偶氮颜料。分子结构中的钠盐微溶于水，不溶于醇和油脂，对石灰不起作用，耐旋光性中等。钼盐红色较钠盐深，钙盐颜色最深。钡盐的耐旋光性比钠盐好，耐酸性较好，耐热性比钠盐好，极难溶于水，明显地带蓝光色调，吸油值较高，渗色性较小，适用于硝基漆及油基漆。三、黄色颜料1. 铅铬黄铅铬黄简称铬黄，多年来一直在涂料工业中作为黄色颜料。主要成分是铬酸铅或铬酸铅和各种不同比例的硫酸铅的混合结晶体，其分子式通常用PbCrO4·xPbSO4表示。铅铬黄因制造条件和成分的不同，其颜色介于柠檬色与深黄之间，颜色深浅随着混合晶体铬酸铅的含量而定，铬酸铅含量愈高，则颜色愈深，遮盖力愈好。根据其颜色的深浅，铅铬黄可分为5种：即柠檬黄(PbCrO4·PbSO4)、浅铬黄(5PbCrO4·PbSO4)、中铬黄(正铬黄，PbCrO4)、深铬黄(PbCrO4·PbO+PbCrO4)、桔铬黄(碱式铬酸铅，PbCrO4·Pb(OH)2)。铅铬黄颜色鲜艳，是黄色颜料中遮盖力和着色力较好的一种。在大气中不粉化，但耐旋光性不好，受日光作用时颜色会变暗，遇强无机酸溶解，遇硫化氢变成黑色的硫化铅，有毒性。各种铅铬黄遇碱均能转变成桔铬黄，因此显示桔红色，故不适于与碱性颜料共同使用。铅化合物对干性油脂能起催化作用，使油脂吸收空气中的氧而氧化凝固。铅铬黄大量用于制造各种涂料及油墨，同时与铁蓝混合可制备各种深浅不同的铅铬绿颜料。这种颜料有一定的毒性。2.氧化铁黄氧化铁黄颜料，分子式为Fe2O3·H2O或FeO3·nH2O。它是针形的含水化合物，其颜色可从奶油色或象牙色一直到浅棕色。氧化铁黄颜料遮盖力强、着色力好、无毒、耐旋光性好、耐碱，但不耐酸，遇酸分解，不耐高温，当温度达到150℃以上时即会脱水变色，转变为铁红颜料。因铁黄颜色不很鲜明，所以不易制造色彩鲜艳的磁漆。在涂料工业中一般用于水性漆、烘干漆和铁路及军用特种漆。3.镉黄镉黄即硫化镉，其颜色非常鲜艳，随着生产条件的不同，它的颜色由柠檬黄色至橙色之间。相对密度为4.7。耐光、耐热、耐碱，但不耐酸，遇潮气易粉化。若用在涂料中，当有大量基料存在时，镉黄在潮湿的空气中颜色会褪去，着色力和遮盖力不如铬黄。将镉黄和锌钡白混合组成的黄色颜料的遮盖力比镉黄好，但价格较高，主要用于耐高温涂料、绘画、窑业及特殊要求的场所。4.锶黄锶黄即铬酸锶，是艳丽的柠檬黄颜料。具有较高的耐旋光性，对高温作用也较为稳定，质地松软，容易研磨，不会渗色，但着色力及遮盖均较低。在水中溶解度较小，在无机酸中能完全溶解，遇酸分解。价格贵，仅用于特殊需要的色彩和耐光、耐热涂料，如乙烯类树脂压片或织物涂层中。5.铅酸钙黄色颜料，可由CaCO3和PbO的混合物在高温空气焰中煅烧得到。这种黄色颜料有毒性，一般用于防腐涂料中。6.耐晒黄耐晒黄也称耐光黄-G，是略带有红光的柠檬黄颜料，分子式为C17H16O4N4，是一种有机黄色颜料。具有纯净的黄色，亮度高，着色力比铬黄高4~5倍。耐旋光性好，耐热、耐酸、耐碱、耐腐蚀性好，无毒，但耐溶剂性较差，可代替铅铬黄用于常温干燥的涂料中。四、绿色颜料1.铬绿铬绿(Cr2O3)为暗绿色调，具有耐光和耐腐蚀的特点，在高于1000℃的温度下也能稳定存在。2.普鲁士绿普鲁士绿(铅铬绿，PbCrO4·KFe[Fe(CN)6])，由PbCrO4与KFe[Fe(CN)6]共沉淀制得，这种颜料遮盖力好，但在高pH时不稳定，暴露在空气中时颜色会变深。3. 锌绿锌绿颜色鲜艳，耐旋光性强，不耐酸碱，着色力、遮盖力差，但比铬绿耐久性好，无毒，遇硫不变色，适合用于室内外用涂料。4.钴绿钴绿是带黄的绿色颜料，色彩不鲜，耐光、耐热、耐稀酸，常于国画颜料中。5.颜料绿-B颜料绿-B是一种桔红色调的有机绿色颜料，是包含酸性基团和金属盐的反应性颜料。这种蓝绿色颜料遮盖力、耐碱性和耐热性好。6.孔雀绿孔雀绿是一种三苯甲烷有机颜料，苯环上的一个二甲胺基团可以在氯化物中作为正离子。孔雀绿和它的磺化衍生物(宝石绿)都具有好的耐旋光性和耐腐蚀性。五、蓝色颜料1.群青蓝超级深蓝是一种硅酸铝的配合物，色调艳丽，是其它蓝色无法调配的，蓝色清晰而带有红光，是无机颜料中色彩较为鲜明的一种蓝色颜料。它有优良的耐旋光性、耐碱性、耐热性、耐酸性、耐高温性、耐腐蚀性气体等，在日光下不变色，特别是与白色颜料和耐久黄配色时更为明显，但遮盖力和着色力比铅绿差，颜色不够鲜艳。适用于耐化工气体和耐酸雾的涂料。2.铁蓝铁蓝又称华蓝或普鲁士蓝、米洛里蓝等，是涂料和油墨工业中最普遍采用的一种蓝色颜料。蓝色中泛青绿光的叫做青光伯蓝，泛红光的叫做红光铁蓝。红光铁蓝常用于制造油墨，涂料中则常用不发红光的铁蓝，尤其是在淡蓝、天蓝、湖蓝等淡色漆中要避免使用泛红光的铁蓝，因为会使色彩污浊不鲜。铁蓝在许多领域的应用都被酞菁蓝取代，铁蓝着色力好，耐旋光性、耐候性好，能耐弱酸，不溶于和水，但遮盖力不如酞菁蓝，特别是不耐碱，即使是稀碱也能使其分解，因此忌与碱性颜料配合使用。这些蓝色颜料在高浓度时有极好的遮盖力，但由于它们的折射率较低，用量太少时是透明的。3.酞菁蓝酞菁蓝是种色泽鲜艳、着色力强、耐光、耐化学腐蚀的蓝色颜料。酞菁颜料的发现被认为是“颜料化学的转折点”，铜酞菁蓝是这个体系中的主要颜料之一，由于产品容易制备，遮盖力强，不褪色，不溶于烃、醚、醇等溶剂，不会渗色，因此大量用于涂料工业中。铜酞菁在使用时会由α-型(红相)转化为β-型(绿相)，会导致絮凝现象及着色强度的降低，这种现象可以通过与卤素反应生成卤代衍生物而得到改善。六、金属颜料1. 铝粉铝粉俗称“银粉”，是具有独特银色光泽的金属颜料。它是由铝熔化后喷成细雾，再经球磨机研磨而成，或用铝片经机械压制成铝箔，再经球磨机磨成细小的鳞片状。铝粉质轻，易在空气中飞扬，遇火星易发生爆炸，倾倒铝粉时，也会因磨擦而起火爆炸。为了安全，常在铝粉中加入30%以上的200#溶剂汽油调成浆状。为了减少磨擦起火，又常加入硬脂酸或石蜡作润滑剂。铝粉有漂浮型和非漂浮型两种。漂浮型的铝粉是有叶展性的铝粉，在基料中能形成连续不断的漂浮薄膜，似叶片漂浮在水面，故称叶展性。有叶展性的铝粉可使漆膜成为镜面，能反射阳光和紫外线的照射，并能隔绝水分的穿透，增强漆漠的耐水性。铝粉的遮盖力强，热阻性好，因此常用作暖气管道涂料，使热不易散失，也常涂于汽油槽外表，使其不易吸热，从而减少汽油的挥发。还可用于水箱内部或船底外部以阻止水分的侵蚀。侣粉耐候性强，耐含硫气体，但容易被空气氧化而失去光泽。铝粉遇酸即会缓慢产生氢气，与酸性基料生产涂料时会使涂料变暗，甚至完全失去光泽。铝粉涂料容易结底，所以应随用随调。非叶展性的铝粉所制成的漆的颜色光泽很低，是制造锤纹漆必不可少的颜料。若对片状铝粉用着色颜料进行表面处理，即可得到有色铝粉颜料。有色铝粉颜料在涂料中可以变换颜色，从不同角度看，涂料会呈现出不同颜色。有色铝粉颜料具有很好的遮盖力、亮度和耐候性，遮盖力比云母珠光颜料好。因此，用在汽车涂料中可以使涂层极薄，并像镜面一样平整、光亮。2.铜粉铜粉又称“金粉”，是具有金黄色光泽的金属颜料，是由锌铜合金制成的鳞片状粉末。由于纯铜易变色，因此用不同比例配合的锌铜合金冲碾制成不同颜色的金粉。锌铜比例为15:85时呈淡金色，为25:75时呈浓金光，为30:70时呈绿金光。如果用热处理或用有机染料着色，可以制得红、黄、橙、青、绿等色彩的金粉。它们的遮盖力较弱，反射光和热的性能较差，其应用不如铝粉广，只供装饰使用。七、珠光颜料珠光颜料实际不是一种色彩颜料，而是一种高折射率的片状颜料，由于其特殊的色光效应，可以发出像珍珠般的光泽，因此称为珠光颜料。珠光颜料折射率高、光泽好，可呈现星光闪烁般金属视感，广泛用地轿车涂料、建筑外墙涂料、家庭装潢涂料、家具涂料和机器涂料等。目前使用的珠光颜料主要是合成珠光颜料，主要有结晶碱式碳酸铅、氯氧化铋、云母钛、砷酸铅及磷酸铅等。1.结晶碱式碳酸铅结晶碱式碳酸铅为特殊多面晶体，在230℃以下稳定性好，使用时需先配成浆料。2.氯氧化铋氯氧化铋又称氯酰化铋，是BiCl的多面结晶体，呈六方晶系薄片状，粒径一般为5~10μm，是目前最常用的珠光颜料。3.云母钛云母钛珠光颜料又称珠光粉，由白云母湿式粉碎后分级，将其制成鳞片状微薄细粉用做基料，用二氧化钛进行包覆即得。主要包覆材料除TiO2外，还有Fe2O3、SnO2、ZnO、Cr2O3、ZrO2、SiO2、Al2O3、NiO2、CoO、CuO及CeO2等。粒径较大时，云母钛珠光颜料的折射率高、光泽较强、遮盖力较弱、呈现金属光泽；粒径较小时，云母钛珠光颜料遮盖力较强、呈现珍珠光泽。值得注意的是，珠光颜料不能与不透明性着色颜料混用(炭黑和群青除外)，只能与透明、遮盖力低的着色颜料混合，如酞菁系、耐晒艳红等。八、有着色颜料在涂料中的选择原则可供涂料选用的颜料依其所呈现的颜色，分为红、橙、黄、绿、紫、蓝、白、黑、金属光泽等9种基本色调。不同的波长呈现不同的色调，同样的波长范围，对色调变化的灵敏度也不同。同时，随着色调或颜色的纯度不同，颜色的明度也不同。因此，在有色涂料配方设计中，颜料的选择十分重要，应根据各种颜料的颜色色标进行调配。另外，还要考虑所选颜料的物理性能如粒径、着色力、遮盖力、悬浮性、耐旋光性、耐热性等。在涂料配方设计中，颜料的配色原则如下：(1)在涂料配色时，尽可能选用红、黄、蓝、白、黑五种基本颜色进行配色；(2)在涂料配色时，尽可能选用性能相近的着色颜料混合配色，以免涂料使用时发生结构或组成变化，使涂料色泽变化不一；(3)在具体配色时，尽可能选择明度不一的同色彩着色颜料配色，这样可以形成有主有次、明暗协调的涂料颜色；(4)在涂料配色时，不同着色颜料之间的密度差不应太大；(5) 在涂料配色时，着色颜料之间不应发生反应，如含铅、铜、汞类颜料与含硫颜料混用时，色泽变暗；色淀红C与铬黄混用时，红色易褪；(6)在涂料配色时，若要提高涂料的色泽鲜艳度，可加入少量染料；若要提高涂料的色彩纯正度，可加入适量遮盖力大的白色颜料，以掩盖涂料中的少量杂色；(7)在同一涂料配方体系中，着色颜料的品种不应太多，以免带入杂色，使涂料色泽黯淡。第三节防锈颜料的选择一、化学活性防锈颜料1.红丹红丹又名铅丹，主要成分是Pb3O4，是一种防锈性能较好的防锈颜料，尤其是和亚麻油配制的防锈涂料，防锈性能很好，甚至在钢铁表面残留一些锈蚀或氧化皮的情况下涂覆，仍具有较好的防锈效果。红丹不仅是涂料中防锈性能最好的防锈颜料，而且还可用于蓄电池、搪瓷、光学玻璃等工业的防锈。但由于红丹有毒，故限制了它的使用。2.铅酸钙铅酸钙的分子式为Ca2PbO4，呈乳白色至淡棕色，对钢铁防锈性不如红丹，可在钢铁、轻金属、木材、水泥等表面打底用的底漆中使用，但不宜用于潮湿的表面，用于镀锌表面效果最好。3.铅粉主要成分为氧化亚铅，呈灰色，略带黄或绿色调，与脂肪酸的化合力很强，使涂膜坚韧耐久。在涂漠中能吸收渗入的氧生成氧化铅，在阴极区起缓蚀作用。以上三种防锈颜料均为铅系防锈颜料，虽然它们具有优良的防锈性能，但对人体都具有较大的毒性，因此限制了这类颜料的应用，而逐步被其它防锈颜料所取代。4.锌粉锌粉为金属锌的粉末，呈淡灰色，主要用于富锌底漆中，阳极保护钢铁，而本身的氧化物又可起封闭作用，阻止腐蚀介质的渗入。5.锌铬黄锌铬黄简称锌黄，是亮柠檬黄色到暗黄色的晶体。最常见的是带绿光的柠檬黄色锌铬黄，系铬酸锌的复盐。锌铬黄内不含氧化钾或含少量氧化钾的为中性锌铬黄，黄色昏暗，吸油量大，遮盖力和耐旋光性均不好，吸潮性大，但对铝、镁轻金属的防锈性强。锌铬黄溶于烯酸、稀碱，微溶于水，遇水能放出少量铬酸根离子，与钢铁表面结合可使其钝化。它对大气暴露效果好，是保养底漆最适宜的防锈颜料，也是轻金属的防锈颜料，目前普遍用于有色金属底漆中。6.四盐基锌黄四盐基锌黄的分子式为ZnCrO4·4Zn(OH)2，是不含碱金属的锌黄颜料。主要用于磷化底漆中。其高含量的Zn(OH)2能参与磷酸和聚乙烯醇缩丁醛的反应，所形成的络合物能很好地钝化金属表面，并提高其附着力。四盐基锌黄是一种优良的轻金属防锈颜料。7.偏硼酸钡偏硼酸钡的分子式为BaB2O4·H2O，常用硅酸盐对其进行表面处理，也称为改性偏硼酸钡。偏硼酸钡为白色防锈颜料，溶液呈碱性，遮盖力、着色力较低。因它具有一定的水溶性，常和四盐基铬酸锌、铝粉等合用。偏硼酸钡是一种新型的防锈颜料，具有防锈性能好、无毒、易分散、防霉、防污、抗粉化等优点，主要用于防霉漆、耐热漆和水性漆中。二、物理性防锈颜料1.铁红铁红颜料的防锈主要是利用其化学性能稳定、质地坚硬、粒度细、填充性好，可使漆膜致密，降低可渗性等性能。2. 铝粉铝粉颜料的防锈主要是利用铝粉所具的鳞片状结构，增加漆膜的封闭性，并具有较强的反射紫外线的能力，提高漆膜的抗老化性。第四节体质颜料(填料)的选择一、体质颜料概述在涂料配方设计中，体质颜料通常被当作低成本的原料添加到涂料中，以提高涂料的固含量，所以当颜料以重量出售时常加入重晶石。而随着涂料技术的发展，体质颜料除了作为填料降低涂料成本外，还可提高涂料各方面的性能，如光泽、遮盖力、流动性、流平性、耐久性、膜牢固性、透气性和流变性等。若在配方设计中仔细选择，体质颜料可具有以下作用：(1)可以更有效地提高钛白粉的遮盖力；(2)可以增加涂料固含量，降低涂料的VOC值；(3)可以控制涂料的光泽；(4)可以提高涂料的耐擦洗性；(5)可以提高涂料的耐沉降性；(6)可以调节涂料的粘度；(7)可以提高涂膜的拉伸强度；(8)可以提高涂料的耐磨性和防滑性；(9)当PVC>CPVC时，加入体质颜料，可以提高涂膜的干遮盖力；(10)体质颜料可以用作涂料的补强剂和增量剂；(11)可以提高涂料内部的附着力；(12)可以提高涂料的耐沾污性的耐腐蚀性；(13)体质颜料可以作为控制涂料pH值的缓冲剂；(14)可以提高涂料的手感；(15)可以提高涂料的湿态硬度和干态硬度。体质颜料最早用于涂料配方中是为了增加涂料体积和降低涂料成本，随着颜料精制技术的发展，体质颜料经过改性和精制，就具有许多重要的特性。比起化学特性而言，物理特性对涂料中体质料的影响更大，如粒径和粒子形状、吸油量、密度和表面处理或煅烧的效果。体质颜料的粒径可以从小于0.1μm到超过3,000μm，但通常用到的体质颜料粒径均在0.2~20μm内。超细体质颜料有较高的表面积，吸油量也非常高。而相反地，粗的体质颜料(>20 μm)对涂膜光滑度的效果正好相反。由于“窗口效应”，粗的体质颜料遮盖力也较低，但它在锤纹涂料和防滑涂料中具有重要作用。体质颜料的粒子形状变化也较大，从小晶核形到无定形聚合物，从针状到棒状、层状粒子。经煅烧的体质颜料在涂料中使用，由于其不容易被基料润湿，可能造成涂膜表面裂纹很多，产生散光性，从而提高了涂膜的干遮盖力。仔细选择适合的体质颜料混合物，会影响涂膜的填充性，提高涂膜强度、耐擦洗性和耐久性。除粒径和形状外，应正确选择体质颜料的吸油量。吸油量越高，涂料的CPVC越低。因为以体积计算时，体质颜料比钛白粉或基料便宜，在成本较低的配方中应尽量选择较高的涂料CPVC。同样，若涂料按体积出售，就应尽量用密度较小的体质颜料。这就是为什么中等粒径碳酸钙之类的低成本、低密度和低吸油量体质颜料大受欢迎的原因。碳酸钙体质颜料用于低成本内墙涂料中时需要与其它体质颜料如瓷土、滑石粉或云母粉一起使用，以提高涂料的坚硬性和耐久性。需提出的是，重晶石体质颜料由于具有很高的密度、最低的吸油量，常用于有光醇酸涂料、底涂和二涂中，以提高固体体积，而对涂料光泽和涂膜空隙率基本无影响。片状体质颜料，如瓷土或云母，在涂膜中具有补强作用，可以提高内墙涂料的耐擦洗性，提高外墙涂料的耐候性。瓷土，特别是煅烧后的瓷土，具有不透光性，可得到柔软的涂膜，涂料的抗流挂性好。滑石粉比瓷土具有更好的耐擦洗性，瓷土和滑石粉常同时用于平光乳胶漆中，而微细白云石可使外墙涂料手感滑爽。对于锤纹外墙涂料，碳酸钙和微细白云石与石英粉和云母粉一起使用可大大提高涂料的耐久性。如何选择体质颜料没有绝对的原则，主要取决于当地资源、相应价格、涂料所需颜色、以及当用体质颜料而非助剂来控制涂料流变性时的范围。然而，对于一个特定的涂料配方体系，正确地使用混合体质颜料将会影响液体涂料和干涂膜的特性平衡。对于一个好的涂料配方，体质颜料不再作为低成本添加剂，而是非常重要的组成部分。高吸油量的体质颜料，如超细二氧化硅，可以作为消光剂使用，因为只需要少量的二氧化硅即可大大降低涂料的光泽。在涂料配方中，应尽量避免使用这种体质颜料，因为它们很容易降低涂料的CPVC和流动性。从降低涂料成本考虑，可以使用球形体质颜料替代部分二氧化钛，为达到所需亮度，可采用低吸油量的球形体质颜料，某些平均粒径为0.8μm的碳酸钙可满足此要求。二、体质颜料的分类因为大多数基料的折射率都小于1.7，因此在CPVC以下使用时，体质颜料几乎没有遮盖力。干膜遮盖力主要取决于钛白粉的量。当涂配方体系的PVC>CPVC时，干遮盖力的作用增强，在干膜中，涂料中含有的空气可以形成微泡留在涂膜中，此时遮盖力大小取决于钛白粉的用量和涂膜中的空气量。一般来说，若体质颜料的折射率大于1.7，就可以称为颜料；而一般体质颜料的折射率都小于1.60，因此主要起填充作用。体质颜料主要是一些天然的矿石，它们经过自然沉降过程转化为有用的形式，再经过二次分离、破碎成细粉。人工合成的体质颜料有沉淀碳酸盐、沉淀硫酸盐、沉淀二氧化硅、煅烧二氧化硅以及硅酸盐，它们都具有光学亮度。合成纤维除作为体质颜料外，还可以用作补强剂。三、体质颜料的性质体质颜料的物理性质可由化学组成、粒径和粒子形状、密度、比表面积、亮度、磨损性、pH值、润湿性、分散性、吸油量等来表示。四、常用体质颜料的选择1.重晶石重晶石是天然形成的白色盐，为中性体质颜料，合成的BaSO4粒径比天然重晶石小。重晶石的相对密度为4.6，不透过X-射线，具有耐旋光性和耐腐蚀性，它的吸油量低，能和任何基料及颜料共享，可使涂膜坚硬，不透紫外线。与少量氧化锌合用时，能提高涂膜的耐磨性。常用于腻子、底漆、防锈漆、耐酸漆、地板漆中。2.偏硅酸钙(硅灰石)偏硅酸钙是一种针状的体质颜料，密度为2.9g/cm3，折射率为1.63，有耐旋光性和耐腐蚀性。合成的硅酸钙有不同等级，它们的密度均为2.3g/cm3，折射率为1.5。3.硫酸钙硫酸钙俗称石膏粉，化学成分为CaSO4·H2O，一般由石膏岩粉碎制得。生石膏密度为2.4g/cm3，它的吸水性及吸油量大，仅用于配制油灰、填腻中，用量多时易使腻子龟裂、脱落。合成的CaSO4可以控制粒径大小，由石灰乳和硫酸反应制得，无水石膏的密度为2.9g/cm3。4. 碳酸钙(白垩)碳酸钙化学成分为CaCO3。用作体质颜料的碳酸钙有天然与人造两种，前者称为重质碳酸钙，后者称为轻质碳酸钙。重质碳酸钙又称石料、大白粉、白垩等，均系石灰石的粉末。将石灰岩粉碎，再在圆辊碾或球磨机中加水研磨成粉末，用水漂洗，选取细粉，干燥即得水磨石粉，俗称老粉。重质碳酸钙质地较粗糙，密度较大，主要用于厚漆及腻子等。轻质碳酸钙颗粒细，在水性涂料中着色力和遮盖力都较重质碳酸钙好，其它性能与天然产品相同。轻质碳酸钙的密度为4.5g/cm3，不溶于水，但当水中含有碳酸气时，能微溶，见酸即溶，见水易吸潮，有微碱性，不宜与耐碱性颜料共同使用，多用在平光涂料和水性涂料中，在有光涂料中少量使用，可改进悬浮性、中和基料的酸性并改进涂料的平滑性。轻质CaCO3在涂料中使用的主要有几种品种，如普通沉淀CaCO3、微细CaCO3、超细CaCO3和活性CaCO3。经过表面处理的碳酸钙体质颜料在涂料工业中也广泛应用，用硬脂酸和松香处理过的CaCO3在涂料中可以提高其润湿性。5.粘土(高岭土)粘土(瓷土或白土)的主要成分是Al2·2SiO2·2H2O。高岭土分水洗高岭土、锻炼高岭土、精制高岭土和活性高岭土。其中，水洗高岭土无耐磨性，比表面积较大，反应活性较高；锻炼高岭土较坚硬，具有较高导电性，这种高岭土的白度和遮盖力都有提高，锻炼后粒子形状也由结晶态变为无定形。大多数高岭土都是六角形片状结构，折射率为1.6，密度为2.58g/cm3。高岭土质地松软、洁白，有的含有无定形片状粉末，湿时有粘塑性，吸油量高，能耐稀酸、稀碱。多用于底漆、水性涂料和高粘度低颜料份的涂料。可提高涂膜硬度，不易龟裂，并可防止颜料沉底。6.云母云母粉或白云母的化学组成是正硅酸铝钾，一般涂料常用的云母矿呈棕绿色的透明片层结构。通过湿法研磨或干法研磨，漂去磁土、氧化铁等杂质，过滤干燥而成为极为细白珍珠光的细片状体质颜料。经过超细粉碎的微粉称超细云母。这种体质颜料的折射率为1.58，密度为2.8g/cm3，由于这种体质颜料具有片状或叶片状结构，在涂料中使用可提高涂料的耐湿性和耐候性。云母体质颜料的弹性很大，能使涂膜增强坚韧性，耐火、耐水、耐化学腐蚀性强，能阻止紫外线和水分穿透，还能防止龟裂、延迟粉化，可增加室外用涂料的耐久性和耐候性。还可用作防火涂料和防水涂料。在沥青中使用较多，可防止沥青龟裂。用在水性涂料中，可以防止龟裂和改善涂刷性。7.滑石粉滑石粉又名硅酸镁，主要成分为3MgO·4SiO2·H2O，密度为2.85g/cm3，是天然滑石和透闪石矿的天然混合物磨细水漂而成，由片状和纤维状两种形态混合存在，用在涂料中能防止颜料沉底结块，还可防止涂膜流挂和涂层龟裂，并能提高涂膜的耐水性、耐磨性、耐久性和涂刷性。8.霞石(正长石)霞石是一种天然生成的硅酸铝钠钾，可用作陶瓷和涂料工业中，它的折射率为1.54，密度为2.6g/cm3。9.叶蜡石叶蜡石是天然的粘土状的水合硅酸铝化合物，密度为2.7g/cm3，也可以用在涂料工业作为体质颜料使用。.10.二氧化硅天然二氧化硅有石英砂、硅藻石和硅藻土等品种，其化学成分为SiO2，密度为2.9g /cm3，可以破碎成所需粒径范围，在涂料工业中作为惰性体质颜料使用，由于这种体质颜料耐磨性好，常用于道路涂料中。石英粉是天然二氧化硅中分布很广的品种，质地坚硬、耐磨性强、吸油量小、不溶于酸、能溶于碱和碳酸钠中。用于填腻、打底漆、地板漆中、但不易研磨，容易沉底，因此很少用于涂料中。硅藻土为无定形天然二氧化硅，可以用在平光涂料中提高遮盖力。在天然矿石中，一般含80%的CaCO3和20%的硅藻土。合成二氧化硅是由硅酸钠水溶液与酸反应再热解制得；气相二氧化硅(气相白炭黑)是由卤化硅在氢-氧焰中高温水解制得；沉淀二氧化硅是由可溶性硅酸盐用酸分解制得的。这些无定形填料的密度为2.1g/cm3，折射率为1.45，在涂料工业中常用作消光剂和触变剂。在乳胶漆中使用时，可提高涂料的热稳定性。11.石棉粉石棉粉系由石棉破碎而得，其组成为硅酸钙镁的混合盐，质轻而松，吸油量大，耐酸、耐碱、耐热，因此常作为耐酸涂料、耐热涂料、防火涂料的特殊颜料。五、混合体质颜料的选择在涂料配方设计中，选用不同的体质颜料混合使用时，不同粒径的体质颜料作用不同。如粗的体质颜料可使涂料色彩保留时间长，抗粉化能力也比微细体质颜料高，而细的体质颜料用在涂料中，可以提高TiO2的使用效率，提高干遮盖力。对于不同种类的体质颜料，在涂料中所起的作用也各不相同。如CaCO3抗粉化比粘土类体质颜料好，但耐粘污性不好。而一些板状、层状高岭土的抗粉化能力和保色性比水洗高岭土好。在涂料配方设计中，体质颜料的用量和品种应根据所需涂料产品的性质、类别来进行选择。在基本配方中，PVC应保持不变，PVC/CPVC的比例不变，基料的量不变，此时通过调整不同体质颜料的配比得到性能良好的配方。在这些涂料配方中，选用的混合颜料品种不同、粒径不同，制备出的涂料具有不同的性能。因此，在涂料配方设计时，应充分考虑体质颜料的不同性能，按照产品的最终需求选择混合体质颜料。