矿物填料在涂料中的应用特性

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1、矿物填料在涂料中的应用特性1.概述涂料是一种呈现流动状态或可液化之固体粉末状态或厚浆状态的，能均匀涂覆并且能牢固地附着在被涂物体表面，并对被涂物体起到装饰作用、保护作用及特殊作用，或几种作用兼而有之的成膜物质。涂料产品除油漆之外，还包括了利用各种合成树脂、乳液等为主要原料生产的溶剂型涂料、乳胶型涂料、水溶性涂料、粉末状涂料等。涂料中的无机填料又称体质颜料，有时也称颜料增量剂，可分为非功能性填料和功能性填料。前者主要起增量作用，以降低涂料的原材料成本；后者除具有增量作用外，还具有改进涂料或涂膜的某些性能的功能，如控制流变性、改进附着

2、力、控制光泽、提高遮盖力、防止腐蚀和优化颜料积浓度等。涂料是无机填料的主要用户之一，目前世界上涂料产量约2300万吨/年，共消费填料约600万吨/年。我国已成为世界上的涂料生产大国之一，目前生产的涂料约300万吨/年，大约消耗无机填料80万～100万吨/年。2.填料在涂料中的功能和要求涂料中的填料（体质颜料），通常是白色或稍带颜色的，折射率小于1.7的一类颜料。它具有涂料用颜料的基本物理和化学性能，但由于折射率与成膜物质相近，因而在涂料中是透明的，不具有着色颜料的着色力和遮盖能力，是涂料中不可缺少的一种颜料。由于填料绝大多数来自天

3、然矿石加工产品，其化学稳定、耐磨、耐水等特性好，且价格低廉，在涂料中起骨架作用。通过填充增加涂膜的厚度，改善涂膜力学性能，并能起耐久、防腐蚀、隔热、消光等作用。另一方面把它作为降低涂料制造成本的一种途径，利用其价廉、价格远远低于彩颜料，在满足漆膜遮盖力的前提下，适当添加体质颜料来补充彩色颜料在漆中应有的体积。涂料中使用填料，降低成本不是唯一作用。填料所起的主要作用与功能是：①在涂料中起骨架、填充作用，增加漆膜厚度，使漆膜丰满坚实；②调节涂料的流变性能，如增稠、防沉淀等；③改善漆膜的机械强度，如提高耐磨性和耐久性；④调节涂料的光学性

4、能，改变涂膜的外观，如消光等；⑤成膜物质发生化学反应，使之成一个整体，使涂膜能有效地阻挡光线的穿透，提高其耐水性和耐候性，延长涂膜的使用寿命；⑥作为涂料中的填充剂，减少树脂用量，降低生产成本；⑦对涂膜的化学性能起辅助作用，如增强防锈、抗湿、阻燃性等。不同的涂料品种和等级对填料的技术要求是不一样的，但对涂料用填料的一般要求如下。①白度应高，特别是在对涂膜颜色要求很高的涂料中，白度一般要求在90%以上。②易分散，这不仅有利于降低涂料生产时研磨分散的能耗和时间，更重要的是有利于涂料性能的发挥，因为填料和颜料的分散好坏，对涂膜性能（光泽、

5、颜色、耐久性等）有直接的影响。③要有较低的吸油性，吸油值低才能提高涂料的临界颜料体积浓度（CPVC）,节约树脂基料，才能适应符合环保要求的现代高固体分涂料的要求，才能制备出含量更高的预分散填料浆，才能与吸油值日趋降低的颜料（特别是钛白粉）相配套。涂料常用非金属矿物填料的吸油值如表1.1所示表1.1涂料常用非金属矿物填料的吸油值/(g/100g)填料吸油值填料吸油值重晶石粉白垩粉晶体碳酸钙白云石粉高岭土纤维状滑石粉8～1512～2210～2210～2230～6037～42含碳酸钙滑石粉云母粉石英粉硅藻土片状滑石粉39～4245～90

6、14～2560～10035～72①应当有确定的粒度和窄的粒度分布，筛余物应尽可能低，现在涂料要求填料在许多应用领域里具有微细化甚至超细化的粒径，这样才能发挥它在涂料中的空间位隔作用，使涂膜中的颜料粒子均匀分布，从而最大限度地发挥颜料的遮盖（如钛白粉）、着色（如彩色颜料）和防锈（如防锈颜料）等潜力，起到部分替代颜料的作用。②能使涂料具有良好的流变性（流动性、流平性、悬浮性、增稠性等），使涂料在储存时不沉淀，便于施工成膜，形成光滑平整的涂膜。③应与涂料中的基料、颜料和其他添加剂有良好的相容性但同时也应有一定的惰性，不与上述成分发生化学

7、反应。④具有适宜的比表面积，因为它影响着涂料的黏度、流变性、分散稳定性、沉降性和吸油量等。⑤具有确定的粒子形状和晶体形态，使涂料具有确定的折射率等光学性能和保证填料在涂料中应有的功能。1.涂料中常用的填料类型涂料中常用的填料有碳酸钙（重钙、轻钙）、重晶石粉（硫酸钡）、滑石粉、高岭土（瓷土地）、多孔粉石英（二氧化硅）、白碳黑、沉淀硫酸钡、云母粉、硅灰石、膨润土等。1、碳酸钙碳酸钙是涂料用最主要的填料（体质颜料）①涂料用碳酸钙的分类②按特性分类涂料用碳酸钙按特性主要分轻质碳酸钙和重质碳酸钙。轻质碳酸钙和重质碳酸钙。轻质碳酸钙（沉淀碳酸

8、钙）分普通沉淀碳酸钙、微细碳酸钙、超细碳酸钙、活性碳酸钙；重质碳酸钙（天然产品）分重质碳酸钙、重质微细碳酸钙、重质活性碳酸钙。③按结晶形态分类沉淀碳酸钙改变工艺、控制结晶，可以得到立方晶系、针状结晶、纺锤形结晶、链状结晶等微细碳酸钙晶体。④按晶体颗