1 引言
（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）顏填料作為涂料中使用量最大的粉體材料，對改進(jìn)、提升、創(chuàng )新涂料（涂膜）性能扮演著(zhù)重要角色，顏填料在涂料中的應用技術(shù)引起廣大關(guān)注。
近年來(lái)，筆者從實(shí)例考量了顏填料的應用技術(shù)，已在涂料配方設計與涂料產(chǎn)品創(chuàng )新中起到積極推動(dòng)作用。在掌握顏填料結構及基本性能基礎上，合理運用顏填料的復配改性規則及協(xié)同效應，可提高研發(fā)效率，增加涂料產(chǎn)品技術(shù)含量及競爭力，拓展應用市場(chǎng)。
2 顏填料的基本性能
2.1 用于涂料的粉體材料
粉體材料包括有機粉體材料和無(wú)機粉體材料，廣泛用于涂料、塑料、醫藥、日用品、化妝品和其他新材料等領(lǐng)域。用于涂料的粉體材料有顏填料（如著(zhù)色顏料、效應顏料、防銹顏料、通用填料和功能填料等）、粉體助劑和納米材料。
2.2 顏填料的基本性能
涂料配方設計中選用粉體材料是一種具有創(chuàng )新性和挑戰性的研發(fā)工作，任何一類(lèi)涂料產(chǎn)品都必須滿(mǎn)足特定的服役環(huán)境和使用壽命要求。顏填料是涂料領(lǐng)域使用量最大的粉體材料，它可使涂料具有著(zhù)色、遮蓋、保護、裝飾、防腐、耐溫、增強、耐候、美化及改善生活環(huán)境等功能。涂料用部分顏填料性能列于表1。
3.1 復配改性的特征
復配改性也稱(chēng)復合改性（或復合效應）。復配改性的主要特征是參與復配改性的基元組分間交叉滲透、正效應加和、改善性能、創(chuàng )新產(chǎn)品。實(shí)踐表明，復配改性技術(shù)更新了材料應用理念，增加了產(chǎn)品技術(shù)含量，拓展了應用市場(chǎng)空間。顏填料的復配改性技術(shù)為選擇確定涂料用顏填料體系提供了技術(shù)基礎。
3.2 顏填料復配的規則
涂料服役環(huán)境及使用壽命是決定顏填料品種與復配體系的切入點(diǎn)。在掌握顏填料結構與使用性能基礎上，恰當地取用品種與配比，注意調整顏填料的形態(tài)與粒度分布；考量顏填料體系與涂料其他組分的相容性、匹配性和穩定性，發(fā)揮不同顏填料間的正效應加和；合理掌控涂料中的顏填料體積分數（φP 或PVC），關(guān)注φP與涂料應用性能的關(guān)聯(lián)度，采取防止顏填料粒子產(chǎn)生絮凝的有效措施；設定的復配顏填料體系應有利于涂料的制造、貯運、涂裝及提升涂膜的應用效能等。
3.3 復配改性示例
近年來(lái)，在涂料配方設計時(shí)，對復配顏料體系進(jìn)行優(yōu)化整合，達到預想效果的示例如下。復配顏填料體系中各組分間配比為質(zhì)量比。
3.3.1 耐酸耐蝕性復配顏填料
在設計高固體分油管內壁用耐蝕涂料配方時(shí),采用耐酸耐蝕性復配顏填料組成是鈦白粉∶滑石粉∶活性防銹顏料∶助防銹顏料∶重晶石粉∶石墨粉為1.0∶1.0∶0.6∶0.2∶2.1∶0.02。形成的涂膜具有優(yōu)異的耐混酸（12%鹽酸+3%氫氟酸）、耐硫酸、耐堿、耐鹽水、耐污水、耐油、耐鹽霧和耐高壓堿水等特性，用于輸油管和石油鉆桿內壁防護、含酸堿鹽等強腐蝕介質(zhì)防護場(chǎng)所。
3.3.2 復配顏填料041
在輸氣管道內壁用減阻耐磨涂料中，采用復配顏填料041 的組成是氧化鐵紅∶沉淀硫酸鋇∶滑石粉∶鈦白粉為13.5∶12.6∶8.3∶15.0。形成涂膜的鉛筆硬度不低于4 H，耐鹽霧500 h、耐沸水煮7 d、耐3.5%鹽水（60 ℃）30 d，耐磨性不大于3.5 mg，呈現優(yōu)良的使用效果。
3.3.3 復配顏填料A（或D）
在設計單包裝無(wú)溶劑環(huán)氧防腐涂料配方時(shí)，選擇復配顏填料A 的組成是重晶石粉∶鈦白粉∶滑石粉∶復合防銹顏料∶粉體助劑FE 為39∶19∶13∶16∶2。制造的涂料具有優(yōu)良的貯存穩定性、施工性和固化性，涂膜成功通過(guò)耐硫酸、耐環(huán)己酮和耐高壓堿水（試棒浸泡在pH 為12.5 的堿水中，在150 ℃，70 MPa壓力下蒸煮16 h，涂膜表面無(wú)龜裂、無(wú)起泡、無(wú)脫落、防著(zhù)性良好、底材無(wú)銹蝕）試驗考核，達到配方設計要求。
試驗證明，重晶石粉∶鈦白粉∶滑石粉∶復合防銹顏料∶粉體助劑CR 為39∶19∶13∶16∶6 ~ 8 組配成復合顏填料D，用復配顏填料D 代替復配顏填料A，形成的涂膜的服役環(huán)境溫度可達到140 ℃以上。
3.3.4 水性涂料用復配顏填料
以苯丙乳液為基料的水性防腐蝕涂料中，復配顏填料體系組成是氧化鐵紅∶滑石粉∶陶土∶鋅黃∶磷酸鋅為2.5∶1.3∶0.2∶1.0∶0.4。以純丙與苯丙復合乳液為基料制造底面合一的水性帶銹防銹漆時(shí)，采用復配顏填料體系組成是K-白∶磷酸鋅∶氧化鋅∶滑石粉∶沉淀硫酸鋇∶著(zhù)色顏料為10∶5∶1∶2∶2∶適量。兩種水性涂料都具有優(yōu)良的性能。
3.3.5 復配顏填料性能比較
在設計多用型防垢耐磨涂料配方時(shí)，考證4 種復配顏填料體系對涂料施工時(shí)的流平性、固化性、涂膜防垢率及耐酸性的影響，確定滿(mǎn)意的復配顏填料體系。4種復配顏填料體系組成見(jiàn)表2。
  由表4 可知，用含重晶石粉的復配顏填料制造的涂料02 和涂料03 比用含云鐵灰的復配顏填料制造的涂料01 和涂料04 有更好的流平性、防垢效果和耐混酸性；在重晶石粉用量基本相等的復配顏填料體系中，增加鈦白粉和石墨粉用量（減少滑石粉用量）的復配顏填料02 制造的涂料02 比減少鈦白粉和石墨粉用量（增加滑石粉用量）的復配顏填料03 制造的涂料03 有更優(yōu)良的流平性及防垢效果。在選擇復配顏填料體系時(shí)，除掌握參與復配的顏填料品種、結構，性能及用量外，還應認真考察復配顏填料對涂料性能的影響，只有優(yōu)化復配才能確定滿(mǎn)意的復配顏填料體系。
4 顏填料的協(xié)同增效技術(shù)
協(xié)同增效技術(shù)也稱(chēng)協(xié)同效應或增效作用。協(xié)同效應的特征是采用兩種或兩種以上原料配合時(shí)會(huì )呈現出比單獨用一種原料更優(yōu)異的某種性質(zhì)，即1+1＞2 的效果。下面介紹顏填料的協(xié)同效應示例。
4.1 顏填料的配合與處理
選擇涂料的顏填料時(shí)，應注意不同品種顏填料間的協(xié)同效應。如惰性防銹顏料與活性防銹顏料匹配后會(huì )產(chǎn)生優(yōu)異的協(xié)同效應；K－白∶氧化鋅∶絹云母為1.0∶0.25∶0.5（質(zhì)量）時(shí)，比單獨用K－白有更優(yōu)異的防銹耐蝕性；采用鋁、硅、鋯、鈦聯(lián)合包膜處理TiO2 比單獨用一種元素處理TiO2 具有更好的耐久性和保光性。
4.2 復合磷酸鹽與鐵紅等的協(xié)同效應
在設計氣干型水性醇酸防護涂料配方時(shí)，采用復合磷酸鹽∶氧化鐵紅∶重晶石粉為7∶3∶1（質(zhì)量）配合。無(wú)毒害的復合磷酸鹽具有離子交換能力和催化功效，復合磷酸鹽產(chǎn)生的離子與金屬底材的Fe2+和Fe3+生成螯合物鈍化金屬表面，活潑的正磷酸根離子與涂膜內極性基團形成堅硬的絡(luò )合物保護膜；氧化鐵紅對日光、大氣、堿和稀酸相當穩定；重晶石粉耐酸堿等介質(zhì)侵蝕、耐光、耐候、耐水，抗腐蝕介質(zhì)破壞能力強。利用三種顏填料本質(zhì)特性的交互作用，產(chǎn)生相當優(yōu)異的協(xié)同效應，明顯提升涂膜的耐蝕防銹性和抗腐蝕介質(zhì)滲透能力，應用效果滿(mǎn)意。
4.3 氧化鋅與防霉劑的協(xié)同效應
氧化鋅可增加乳膠漆對UV 輻射的抵擋力, 提升涂膜的抗老化性；對霉菌也起到有效的防護作用。在外墻乳膠涂料中，加入5%的氧化鋅和0.2%的異噻唑啉酮防霉劑，形成涂膜的防霉效果比它們分別單獨使用時(shí)更有效，證明氧化劑與防霉劑配合后產(chǎn)生協(xié)同效應。
4.4 其他協(xié)同效應
采用氧化鐵黃與三氧化二鉻配合產(chǎn)生促進(jìn)固化的協(xié)同效應，可有效地提高加成固化成膜涂料的固化反應速度，取得實(shí)用效果；取熔點(diǎn)450 ℃、700 ℃的玻璃粉及偏硼酸鋇配合發(fā)揮良好的協(xié)同效應，得到像陶瓷一樣的涂層，呈現好的耐熱性。在專(zhuān)用阻燃涂料配方設計中，考測了幾種顏填料的阻燃效果，其阻燃性數值比較見(jiàn)表5。
 阻燃涂料的配制組成是基料清漆∶顏填料為1.0∶0.8（質(zhì)量），固化條件為180 ℃ ，3 min；單獨基料清漆為環(huán)氧樹(shù)脂E-44∶專(zhuān)用酚醛樹(shù)脂為2∶1 （質(zhì)量），基料清漆膜的阻燃性數值是0.65。將被測涂膜置于酒精燈氧化焰上燃燒時(shí)，涂膜阻燃性可按下式計算：阻燃性= t2 / t1式中：t1——被測試涂膜在火焰中燃燒時(shí)間（每種被測樣品在火焰上燃燒時(shí)間相同，樣品質(zhì)量相等），s；t2——被測試涂膜離開(kāi)火焰后，涂膜上的火焰自熄時(shí)間，s。上式計算的阻燃性數值越小，涂膜的阻燃效果越好。由表5 知，含滑石粉∶氧化鋅∶鈦白粉為1∶1∶1的混合顏填料涂膜中，由于三種顏填料交互作用產(chǎn)生協(xié)同效應，則阻燃效果比它們分別單獨使用時(shí)更好。在專(zhuān)用阻燃涂料中加入具有良好阻燃性的混配顏填料，不僅提升涂膜的阻燃效果，而且降低阻燃涂膜的吸水率及阻燃涂膜的制造成本。
5 結語(yǔ)
運用顏填料的性能及復配規則，展示復配顏填料體系的正效應加和，取得優(yōu)良功效。復配改性技術(shù)設計內容豐富，滲透領(lǐng)域廣泛，應用效果突出，為涂料配方設計及涂料產(chǎn)品創(chuàng )新起到推動(dòng)作用。兩種或兩種以上的顏填料組配后，對涂料的某種性能起到1+1＞2 的改善效果。將顏填料有針對性選配，就可能產(chǎn)生協(xié)同效應。涂料配方設計者應著(zhù)力探尋、發(fā)掘，利用協(xié)同效應示例，為增加涂料產(chǎn)品技術(shù)含量與涂料品種更新提供新思路與新方法。
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