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绢云母对外墙涂料耐侯性能贡献的探讨

浏览次数: 日期:2006年7月3日 14:28

摘 要 :简述了绢云母的矿物特征、光学性能、结构特征,并就绢云母的在外墙涂料中的应用,探讨了绢云母对涂料耐侯性能的影响。
关键词 :湿法绢云母;涂料;外墙涂料;耐侯性;

1、引言
  近年来,随着建筑外墙涂料快速发展以及在建筑工程中的应用,对外墙涂料的性能要求也越来越高;其发展的方向就是开发高性能外墙建筑涂料,这里的高性能主要是指涂料的“三高一低”,“三高一低”即高耐侯性、高耐沾污性和高保色性和低毒性,这些性能是一般建筑尤其是高层建筑对所用涂料的基本要求。国外住宅的装修,一般2到3年便要复涂一次,因此,对涂料的耐侯性要求并不是太高。而我国的传统习惯,则希望建筑物的外墙装饰持久性越长越好,一般的也要能保持在3-10年以上,显然,在我国,涂料的耐侯性指标尤为重要。
  外墙涂料的耐侯性如果要保持在8-10年以上,就必须研究涂料使用的原材料具备优异的耐侯性能,提升乳液性能,增加钛白粉比例均为有效途径,但成本也随之大幅度的提高[2]。如何解决涂料的耐侯性和成本的矛盾是涂料业内人士一直研究的问题,使用新型材料是一条有效的途径,现在有很多企业的在涂料中使用绢云母产品来解决此问题,反馈情况良好。本文通过对绢云母材料的基本性能,以及对外墙涂料中的应用作一浅晰探讨供大家参考。
2、绢云母材料的基本性能
2.1 绢云母材料的物理性能
  绢云母(Sericite)是一种天然细粒白云母,是层状结构的硅酸盐,可劈成极薄的片状,片厚可达1u以下(理论上可削成0.001u),径厚比大;抗磨性和耐磨性好;耐热绝缘,难溶于酸碱溶液,化学性质稳定。另外绢云母的化学组成、结构、构造与高岭土相近,又具有粘土矿物的某些特性,即在水介质及有机溶剂中分散悬浮性好,色白粒细,有粘性等。因此,绢云母兼具云母类矿物和粘土类矿物的多种特点。
2.2 绢云母材料的光学特性
  绢云母具有极强的消光屏蔽功能,可以吸收 80%以上的紫外线(见图1:钛白粉、绢云母等颜填料紫外光吸收测定图),绢云母对紫外线的屏蔽作用主要与三个因素有关:
1、无机矿物的消光作用程度与光轴角有关,光轴角越大灰暗度越浅, 干涉色越高;光轴角越小,灰暗度越高,消光作用越好。绢云母矿物结构属单斜晶体系,有三个结晶轴,光轴角仅为15-30°。
2、遮光效应与矿物的排列有序度有关,颗粒状 、纤维状矿物在涂膜中排列无序,取向随意。而片状绢云母在涂膜中具有高度的定向性,一般为平行排列,上下重叠,当上下两薄片的光轴面相互垂直时将会产生全消光,斜交时产生干涉色。
3、绢云母结构中层与层之间间距约为10 Å,与紫外线和微波的波长相近。 当自然光穿过绢云母晶体时,因晶体偏光振动,偏振光能量逐次衰减至零时,则完全屏蔽,出现消光。
2.3 绢云母的晶体结构特性
  绢云母具有高纵横比的晶体片状结构,而且无论超细至何种程度均为片状结构。无机矿物在涂料中对涂膜强度、耐水性的作用与矿物的物理形状有关,一般按下列顺序递减:片状、纤维状、柱状、粒状,另外绢云母具有活性羟基基团,容易与乳胶液、溶剂中分子链相结合、缠连。在涂膜中平行排列,上下重叠,使涂膜内部形成一种致密的层网状结构,从而大大提高了涂膜的抗渗透性和涂膜强度。
3.绢云母在外墙涂料中的应用实例及对涂料耐侯性能探讨
  在涂料体系中,添加绢云母粉,可以屏蔽紫外光照射、增强涂层的综合机械性能,提高涂层的耐侯性,延迟粉化、变色、抗龟裂。
3.1 绢云母对外墙乳胶漆耐侯性能的贡献
3.1 实验外墙乳胶涂料体系配方:
绢云母粉在外墙乳胶涂料中的试验配方

 

原料名称
规格或产地
质量
原料名称
规格或产地
质量
去离子水
自制
200
滑石粉
1000目
60
分散剂
DP512、德谦
3
群青
工业
适量
消泡剂
080、德谦
2
羟乙基纤维素
工业
5
丙二醇
进口
10
乳液
ES 322A
360
钛白粉
R-902、杜邦
160
增稠剂
WT -105A 、德谦
10
重钙粉
800目
100
PH调节剂
DATE、德谦
1
绢云母粉
不定
0/50
丙二醇丁醚
进口
20

3.2人工耐老化测试,检测结果:
空白与添加不同规格绢云母粉的性能测试表

 

 
绢云母
时间
未添加
GA-2
GA-4
干法绢云母
伊利石绢云母
400H
外观
不起泡、不剥落、无裂纹
变色
2
1
1
1
2
粉化
1
0
0
1
1
600H
外观
起泡、剥落
不起泡、不剥落、无裂纹
起泡、剥落
起泡、有裂纹
变色
2
2
1
2
2
粉化
3
1
0
3
2

备注: GA-2/4为湿法绢云母粉的规格;本试验按GB/T 1865 规定进行,结果评定按GB/T 1766进行
3.3 结果分析:
  从以上试验数据可以看出:在外墙乳胶涂料中添加绢云母,能使涂膜的耐候性大大提高,并且干法绢云母粉、伊利石绢云母粉对耐候性的贡献与湿法绢云母相比,也有一定的差距。
3.4 讨论部分
3.4.1 绢云母粉具有屏蔽紫外线功能,其中湿法绢云母的性能尤为突出,对涂料的耐候性能的提高起到一定的作用;同时在使用绢云母产品时要考虑其屏蔽功能(消光作用)对涂料的光泽有一定的影响,建议绢云母在高光外墙中不用或少使用。
3.4.2 绢云母具有独特的二维片状结构大大提高涂膜的耐水性能和涂膜强度,应用产品时注意考虑绢云母产品的纯度和云母的径厚比,建议使用云母纯度高、产品径厚比大的湿法绢云母产品。
3.4.3 绢云母粉有一定的触变性能 [4] ,在涂料中使用起到一定的增稠效果,如果用量太大,涂料的粘度会上升的很大,鉴此,使用绢云母粉时,宜做好试验,选择其合适用量,避免增稠太烈,影响涂料质量。
3.4.4 绢云母产品加工方法主要有干法、湿法两种,产品性能差异比较明显,市场上产品大部分为干法工艺产品,湿法工艺生产代表性的厂家为滁州格锐的湿法提纯超细产品和徐州的剥片云母粉。
3.3.5 绢云母产品性能由绢云母纯度、云母的径厚比、产品中的杂质含量以及产品稳定性几项指标决定,受利益驱动,市场上绢云母产品规格、型号比混乱,建议厂家在使用时注意产品的选择。
4.结语:
  绢云母作为一种新开发的非金属矿品种,国外早在 80年代就将其作为功能性填料而广泛应用于涂料中,而在国内由于非金属矿的开发应用起步较晚。在应用的实践中,人们渐渐发现它是一种功能性填料。
  绢云母粉能有效的防止紫外线的穿透而提高涂膜的耐候性,使之耐久。同时,它还具有其他诸多功能:有优良的耐热性和耐碱性、耐酸性,能提高涂膜的耐晒、耐化学药品性能,同时增加了涂膜的坚硬和韧性、改进涂膜的抗透水性,有助于提高涂膜的抗冻性及涂膜对湿度和湿度变化引的伸缩的抵抗力 ;能提高涂膜的耐污染性,使涂膜装饰面的魅力更长久。这些性质,正是外墙涂料所需要的,绢云母是一种不可多得的优质多功能填充料。以上通过理论分析和应用实验介绍了绢云母在涂料中应用的功能作用同时参考了国内外的一些文献资料,谨供各位同仁参考指正。湿法绢云母粉作为一种新型功能材料,由于其独特的理化性质和应用功能,正被应用于各类涂料和其它高新材料中,随着加工应用技术及产品理念的提升,绢云母将受到更多的重视而被广泛应用。

参考文献:
[1]. 何文龙.GILSONITE法测定填料对乳胶漆CPVC值的影响,涂料工业.2002.(7):40-43
[2]. 张保利.建筑乳胶漆基本原材料选择,涂料工业.2000(7):40-42
[3].吕化奇,王新春.湿法绢云母在涂料中的功能机理及应用.中国涂装,2002.(2):8-10
[4]. 王加根,杨产炳.绢云母在建筑涂料改性的研究.涂料技术,1997.(1):11-12
作者简历 吕化奇,男,硕士研究生,致力于绢云母产品的精深加工和应用研究。
联系地址:安徽省滁州市腰铺镇滁州格锐矿业有限公司(239057) 电话:0550-3971588

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