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乳胶漆使用填料的选择与应用

浏览次数: 日期:2006年7月3日

摘 要: 简述了涂料常用填料的基本物性,并就涂料生产如何选择填料作一简要的探讨,同时提出对填料的选择及指标控制,最后分析了涂料行业使用填料的发展方向。
关键词: 填料;乳胶漆;功能化;纳米技术

1、前言
  由于乳胶漆具备安全环保、施工方便、干燥迅速等特点,在建筑行业得到了迅猛的应用与发展。随着乳胶漆技术研究的逐步深入,对原材料的性能、质量要求越来越高,在乳液、助剂、颜料方面的技术也日趋成熟,但对填料的研究相对较少,对填料的选择使用并不合理,同时由于国内部分中小涂料企业的生产技术力量相对薄弱,造成对填料使用技术的认识不足,使得很多企业选择了优质的乳液、助剂却不能生产出优质的乳胶漆,笔者根据乳胶漆生产中使用填料的现状,就如何正确、合理的选用填料作一简要探讨。
2 、乳胶漆常用的填料及各自性能
  乳胶漆中使用的填料品种很多,常用的有重质碳酸钙、轻质碳酸钙、滑石粉、硅灰石粉、绢云母粉(云母粉)、高岭土、沉淀硫酸钡、膨润土、灰钙粉、超细硅酸铝、石英粉等。以下对几种常用填料作一简单介绍。
[1]、碳酸钙
  碳酸钙有天然和合成的两种,前者为重质碳酸钙 (简称重钙),后者为轻质碳酸钙(简称轻钙)。重钙又称大白粉、双飞粉、方解石等。不溶于水、易溶于酸、密度大、易沉淀。产品成本低, 同时在乳胶体系中使用可以改善保色性,具有少部分干遮盖力,易起白霜。与重钙相对, 轻钙则是石灰石经过高温煅烧石配成石灰乳,再融入CO2气体以沉淀而得,其特点是密度小、颗粒细。在乳胶漆中可改善保色性、悬浮性好,具有少部分干遮盖力,其缺点是易起白霜。
[2]、滑石粉
  滑石粉是一种含水硅酸镁盐,是利用天然滑石矿粉碎制得,滑石粉属六方成菱形板状晶体片状结构,有滑腻感,用于乳胶漆中可改善涂料的施工性、流平性,缺点是易粉化。中国的滑石资源比较丰富,以东北 、广西两个地区的滑石最优,使用滑石粉时注意关注产品原矿的产地,产品的化学指标。
[3]、硅灰石粉
  硅灰石粉的主要成份为 CaSiO3,颗粒呈针状、 棒状或摘射状纤维结构。用于乳胶漆中,可使白色涂料具有明亮的色调,具有部分干遮盖力,有助于提高漆膜的耐磨性和耐久性,增强漆膜的硬度。
[4]、高岭土
  高岭土是以高岭石为主要成份的黏土,其主要成份为: AL2O3、2SiO2 、2H2O 质软,易分散于水中,高岭土是近几年出现的功能填料之一,其特点是白度高,分散性好,遮盖力强,配合钛白粉的使用能提高涂料的综合效果。
[5]、绢云母粉(云母粉)
  绢云母粉是一种细粒的白云母,属层状结构的硅酸盐,晶体为鳞片状。富弹性、可弯曲、耐酸、耐碱、化学稳定性。在乳胶漆中使用,可大幅度提高漆膜的耐候性,并能阻止水汽穿透、防止龟裂、延迟粉化等,是近几年来应用的重要功能填料。
  绢云母粉的加工方法一般有干法、湿法两种,其主要区别是加工工艺的不同,干法工艺采用传统加工方法,即以机械力破碎,风力选择细度达到产品的控制;湿法工艺是以水为介质,通过绢云母与矿物体系中的石英、杂矿的分离,云母的片片剥离、筛选达到产品的粒度控制; 两种工艺产品的主要区别为: 产品的纯度、云母结构的保持状态、云母径厚比大小,在涂料体系中的作用差异表现为:对涂膜耐侯性、耐水性、防腐性的贡献不同。
  填料的品种不同,在涂料体系中表现的性能不同,同一种填料,不同的加工方法或产品不同,产品的性能也有差异。随着我国非金属材料加工技术和应用技术的提高,目前已有许多新型填料面市,合理应用各种填料可改善涂料性能。
3、乳胶涂料使用填料的选择
  在乳胶涂料中合理选择填料的品种,填料的规格对涂料的质量可大幅度的提高,如果选择不当同样会带来不必要的麻烦。
[1]、根据涂料的应用范围选择不同品种
  乳胶涂料分为内墙涂料、外墙涂料,一般在外墙涂料中选择耐候性好,不易粉化的填料,建议使用绢云母、硫酸钡、硅灰石、煅烧高岭土等一般不用轻钙;内墙涂料中建议使用重钙、轻钙、滑石粉、高岭土等白度较高的产品,同时使用超细粉体。后附几种常规填料的产品性能表供在配方选择时使用。
1、常用填料品种性能及主要特性。

 

名称
主要成份
结构
干遮盖力
悬浮性
特性
缺陷
重钙
CaCO3
粒状
成本低
易沉降
轻钙
CaCO3
粒状
悬浮性好
易起白霜、发胀
硅灰石粉
CaSiO3

针状
纤维状

提高涂膜强度、耐擦洗性
易沉降
滑石粉
3MgO.4SiO2.H2O
片状
改善涂料的施工性能、流平性
易粉化
高岭土
AL2O3.2SiO2.2H2O

片状
管状

提高干遮盖力、悬浮性好
 
绢云母粉
K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O

片状

提高耐候性、耐水性、防龟裂、延迟粉化
 
沉淀硫酸钡
BaSO4
粒状
提高涂膜耐沾污性
易沉降
石英粉
SiO2
粒状
提高涂膜强度
易沉降

[2]、根据使用填料的品种选择不同细度
  重钙、硫酸钡、滑石粉、煅烧高岭土等填料在涂料中的使用,一方面起到体质填充的作用,另一方面具有一定的干遮盖力,一般建议使用超细产品,因为填料对钛白粉遮盖力有协同作用,当粉体粒径达到微细化级,基本上与所配套应用的二氧化钛颜料的粒径接近时,可提高钛白的遮盖效果,同时提高漆膜的强度和耐水性能。
  使用硅灰石、绢云母的是为了提高漆膜强度、耐候性、抗水性等,一般建议使用 800目左右的产品,如考虑漆膜效果时,可采用1250目左右的产品,一般不建议使用2000目以上的产品。
[3]、根据CPVC浓度要求选择不同的填料
  CPVC即临界颜料体积浓度,是指基料正好覆盖颜料粒子表面,并充满颜料粒子堆积空间时的颜料体积浓度,填料的细度越高,其比表面积越大、吸油值高,CPVC就会越小。通常乳胶漆配方的PVC一般不超过CPVC,否则漆膜的许多物性将受到不利影响,随着乳胶漆市场竞争的日趋激烈,为了降低成本,增强竞争优势,研制PVC乳胶漆已成为各乳胶漆厂重要的研究课题,两个PVC值相同的乳胶漆配方,因使用原料及比例的不同,产品的CPVC值并不相同。因此,要使乳胶漆具有高的PVC值,其质量又能符合国家标准要求,关键在于使乳胶漆具有高的CPVC,从而最大限度地缩小其PVC与CPV值间的差距。我们在设计涂料配方时,高性能的乳胶漆采用超细填料,低档乳胶漆选择粒度相对粗,吸油值低的填料,如:重钙、重晶石等。
4、填料的指标控制
  市场上填料品种、规格很多,比较混乱,选择优质稳定的产品对乳胶涂料的生产起到保障作用,由于目前市场比较混乱,有些填料产品的指标仍无国家标淮或行业标准,市场上以次充好、以假乱真的现象时有发生,会给乳胶漆厂家在选择原材料时带来很多麻烦同时会造成一定的损失。乳胶漆使用填料的正常指标为:产品纯度、白度、粒度、 325目筛余物、PH值、吸油量。
  产品纯度是产品最重要的指标之一,功能填料尤为重要。优质的滑石粉可改善乳胶漆的施工性能、流平性;高纯硅灰石可大大提高漆膜的强度;片状绢云母在涂膜中层层叠加,提高漆膜的强度、耐水性同时具有独特的紫外屏蔽功能,提高涂料的耐侯性等。对滑石粉、硅灰石填料以SiO2指标来核定,SiO2指标越高产品越纯,对绢云母、高岭土等硅酸铝盐填料,以SiO2 、Al 2O3 指标来控制,对碳酸钙以CaCO3含量核定。
  白度是客户选择填料的依据之一,重钙、轻钙、高岭土等利用干遮盖力效果填料尤为重要;同时要考虑填料的色相,以青色相最佳。
  粒度:市场上一般以目数来核定,此种方法并不很科学,同时有很多厂家以低目数充高目数产品,一般建议客户在选择原材料产品时要求提供粒度分布图,以中位粒径来核定可能更科学有价值。
  对填料的主要指标得到有效控制,对产品质量稳定性有很大益处,对功能填料的选择还必须了解产品的生产工艺,如高岭土产品煤烧、电烧工艺所生产的产品性能差异很大,绢云母粉:干法、湿法工艺所生产的产品性能差异很大。客户在选择使用填料时,一定要加强指标控制对生产厂家的了解,控制原料的批次稳定性,同时建议不随意更换使用的产品规格及生产厂家。
5 、乳胶漆用填料的功能化
  随着乳胶漆研发水平的不断提高,消费者对产品功能的要求更新,乳胶漆的高性能、多功能化,已成为涂料行业的发展趋势。如内墙乳胶漆环保无毒,抗菌防霉性;外墙涂料的耐老化性,自清洁功能等。
  传统的填料在涂层中起到骨架结构基料的作用,对改善涂料的功能作用不大;近几年来,国内外的部分乳胶漆厂家已开始着手研究某些填料的功能来改善或赋予涂料新的功能,并取得了一定的成果。功能性填料因其化学组成、晶体结构的差异,其加工技术和应用技术有所不同,通过加工技术的提高,填料的特异性改善或赋予乳胶漆新的功能,主要代表有片状的绢云母粉对涂膜耐候性的贡献;吸附类填料提高涂料的储存稳定性;纳米填料对涂料的抗菌、耐候等特性的提高以及一些新型功能填料的广泛应用等。
  片状的绢云母粉具有晶体偏光效应,和层间结晶水的光干涉效应,对紫外线有强烈的吸收、屏蔽作用,产品在乳胶漆中,除了改善涂层的机械性能,又能提高涂料的耐老化、抗紫外性能,防止龟裂,延迟粉化,同时可保持涂料颜色长久不褪色。
  纳米填料一般采用合成加工制备,或将具有纳米结构的非金属粉体化加工,如纳米碳酸钙、纳米ZnO等,在涂料体系中的应用,使涂料具有抗菌、防霉作用同时会提高涂膜的耐候性能,大大提高涂料的综合品质。
6、结语
  乳胶漆产品发展迅速,但竞争也日益激烈,如何在市场中立于不败之地,质量、成本为一永恒的主题。涂料的成本、质量与原材料的选择息息相关,我们不能仅注重乳液、钛白粉、助剂,同时也要加强填料的选择和控制。填料占乳胶漆成份的20-40%,优质、稳定的填料是生产优质产品的保证,随着涂料技术研究的继续深入,必将会将更多新型的功能材料应用于涂料体系中。

参考文献:
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