非金屬礦物在涂料工業(yè)中主要作為功能填料使用，其目的有3個(gè)：
 
（1）降低涂料成本；
（2）增加乳膠漆的稠度，提高顏料在漆中的懸浮性；
（3）賦予涂料功能性，改善其性質(zhì)，包括光澤、遮蓋力、流動(dòng)和均化、耐久、涂膜厚度、滲透和流變性等。
 
　　礦物填料種類(lèi)繁多，性能差異較大，因此，徹底搞清楚礦物填料性能和最佳應用場(chǎng)合，是非金屬礦粉體生產(chǎn)企業(yè)打開(kāi)涂料市場(chǎng)的關(guān)鍵。
 
1、水性涂料

　　水性涂料是近年來(lái)迅速發(fā)展的一類(lèi)環(huán)保涂料，其溶劑主要是水或以水為主的溶劑。除所有礦物學(xué)有用特征外，填料的化學(xué)組分在水性涂料中的作用是非常重要的。
 

　　一是礦物填料應有酸堿條件下都穩定、水溶物含水量很少的性質(zhì)，這些特征在抗腐涂料系列中尤為重要；
　　二是為了獲得良好的活性（潤濕性）和分散性，礦物填料必須是親水的，否則它們會(huì )絮凝；
　　三是比表面積要低，因為涂料中粘合劑和表面活性劑的用量極小，乳化樹(shù)脂（粘合劑）的粘合能力和阻礙功能不高?？紤]成本，粘合劑的用量應盡可能少。
 
（1）滑石
 
　　滑石具有良好的親水特征，在水中分散不徹底，除非加入反絮凝劑。在必須提高活性和分散能力時(shí)，滑石的片狀形態(tài)必須保留，以便增強機械性能（抗裂）。
　　內墻涂料中，滑石可用作流動(dòng)調節劑，消光劑及鈦白粉的補充劑?；材芨纳仆苛系哪蜎_洗能力。
 
（2）高嶺土
 
　　由于親水性好，高嶺土在水性涂料中分散性很好，可用來(lái)誘導觸變并改善抗凝性，也能改善耐沖洗能力并提高白度，不規則粒狀粗粒高嶺土可減少涂層光澤。
　　煅燒高嶺土的老化率低，因而也可作建筑外墻涂料。在不影響涂料光澤的情況下，用超細高白度的高嶺土可取代10-20%的鈦白粉，當高嶺土的粒徑與鈦白粉十分相近時(shí)，能很好的取代占據鈦白粉顆粒的空間位置。
 
（3）硅灰石和霞石正長(cháng)巖類(lèi)礦物
 
　　硅灰石和霞石正長(cháng)巖類(lèi)礦物是堿性礦物（pH值為10），特別適合于水性涂料系列，它們可改善涂料貯藏的穩定性。由于霞石正長(cháng)巖能很好地適用于水性涂料，改造水性涂料僅需要增加霞石正長(cháng)巖的礦物用量，霞石正長(cháng)巖現在多用作功能填料用在新型無(wú)表面活性劑的涂料中，因為它在水基系列涂料中很易分散。
 
（4）白云石
 
　　白云石（碳鈣鎂石）具有高亮度，片狀，微小粒徑（D50=0.3～0.4μm），親水，可作為鈦白粉的替代物，在白色涂料中代替30%的鈦白粉，而不會(huì )影響涂料的遮蓋力。
 
2、粉末涂料
 
　　粉末涂料作為無(wú)溶劑涂料，具有經(jīng)濟、環(huán)保、高效、性能卓越等特性。粉末涂料中所用填料主要是重晶石、碳酸鈣和硅灰石等。填料的選擇取決于所用的樹(shù)脂類(lèi)型、光澤要求，機械性質(zhì)和涂料的最終用途。

（1）硅灰石
 
　　用硅灰石作為填料的粉末涂料具有天然光澤，比用重晶石和方解石作填料的粉末涂料低得多，硅灰石能增強涂料的機械強度和抗腐能力。
 
（2）重晶石
 
　　重晶石比方解石具有更高的遮蓋率和更持久的高光澤。重晶石具有化學(xué)惰性，吸油量低的特性，只會(huì )稍微減少粉末涂料的流動(dòng)性和平整性。
　　重晶石填充的典型用量范圍是5-30%，粉末涂料是固體，以重量為銷(xiāo)售單位，重晶石的大比重特點(diǎn)可使廠(chǎng)家滿(mǎn)意。
　　相對于沉淀硫酸鋇，天然重晶石的優(yōu)勢是可選用重金屬含量低微的天然重晶石，且價(jià)格便宜。
 
（3）云母粉
 
　　云母粉為復雜的硅酸鹽類(lèi)組成，粒子為鱗片狀，耐熱、耐酸堿性?xún)?yōu)良，對粉末涂料的熔融流動(dòng)性有影響，一般在耐溫和絕緣粉末涂料中使用，可作為紋理粉的填料用。
 
（4）重質(zhì)碳酸鈣
 
　　由于重鈣應用的場(chǎng)所多數對細度要求不是很苛刻，所以目前市場(chǎng)上出現的重鈣一般都未經(jīng)過(guò)表面處理。但粉末涂料由于流動(dòng)性差，一般應將超細重質(zhì)碳酸鈣進(jìn)行表面改性，改性劑多采用一些偶聯(lián)劑如鈦酸酯等，或磷酸、表面活性劑、硫酸鋁與六偏磷酸鈉等，有時(shí)脂肪酸也一并被考慮，近年來(lái)也出現過(guò)一些使用高聚物作表面處理劑的例子。通過(guò)改性，碳酸鈣的用量可增加20%～50%，且光澤、流平性均增加。由于重質(zhì)碳酸鈣無(wú)毒，在要求無(wú)毒的粉末涂料中很有市場(chǎng)基礎，如童車(chē)、玩具等。
 
（5）霞石正長(cháng)巖
 
　　粉末涂料中霞石正長(cháng)巖的用量正在迅速擴大，霞石正長(cháng)巖可以提高粉末涂料的耐磨性，霞石正長(cháng)巖具有高熱容特性，還可改善粉末涂料熔融時(shí)的流動(dòng)性能。
 
3、高固涂料
 
　　一般固體份在55%的涂料均可稱(chēng)為高固涂料，其對顏料和填料的主要要求是：在正常剪切應力下，對粘合劑的影響甚微。
　　高固涂料中，涂膜的連接網(wǎng)比較脆弱，粘性差。由于吸收水分，為了避免粘著(zhù)力損失，內在的抗腐力減弱和起泡，填料表面必須親水，表面積小，呈片狀。
 
（1）滑石
 
　　滑石是一種表面積小的微晶礦物，適用于高固保護和船舶涂料。由于滑石良好的阻隔作用，其傳統用途是工業(yè)和船舶維護。雖然滑石的吸油量高，會(huì )增加涂料的粘度，但是通過(guò)嚴格控制粒度，滑石仍可用在高固涂料中。
 
（2）高嶺土
 
　　吸油量低的高嶺土能很好地用于高固涂料中，有利于改善涂料的粘度穩定性，增強抗裂機械力和耐沖刷能力，可以用來(lái)制取高光澤和高平滑度的面漆。
 
（3）重晶石和硫酸鋇
 
　　在要求高光澤和強耐磨時(shí)，重晶石常作填料用于高固涂料，如高固工業(yè)面漆之中。0.7-0.8μm的微粉級沉淀硫酸鋇用于高固體分有光面漆，可降低VOC，并替代部分昂貴的二氧化鈦。
 
4、防腐涂料
 
　　原先大多數有效抗腐顏料都以鉻鹽和鉛鹽為基礎?，F在這兩種鹽會(huì )產(chǎn)生有毒的地下污染而受到環(huán)保的關(guān)注。
　　抗腐涂料所用填料特征包括低化學(xué)反應、親水、低吸油量，主要有滑石、硅灰石、重晶石、云母粉以及最新興起的石墨烯等。
 
（1）滑石和重晶石
 
　　滑石是一種減少漆膜透水性的重要礦物，而重晶石除吸油量最低外還可以提高涂料耐氣候和耐酸、堿能力。
 
（2）硅灰石
 
　　硅灰石用來(lái)增加涂料抗張能力和減少裂紋，特別是經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑處理過(guò)的硅灰石，還有一個(gè)重要特征是防腐。例如，硅灰石可作抗腐劑部分替代昂貴的鋅磷鹽抗腐顏料用于水基環(huán)氧金屬底漆之中。
 
（3）伊利石
 
　　在環(huán)氧樹(shù)脂體系中，伊利石是一種優(yōu)質(zhì)功能填料。環(huán)氧樹(shù)脂和胺固化劑交聯(lián)反應后的涂膜呈堿性，將偏堿性的伊利石粉加入到涂層中，可以促使胺基和環(huán)氧基的充分固化反應，再加上自身為堿性，增強了涂層的堿性，相應提高了涂層的防腐性能，并降低生產(chǎn)成本。
 
（4）石墨烯
 
　　石墨烯由于屏蔽性好，比表面積大，很容易在涂層中形成致密薄膜，對于提高防腐性能有很大幫助。研究證明，CVD生長(cháng)的石墨烯可以在銅、鋁等金屬表面形成保護層，防止金屬的氧化和腐蝕。
　　氧化還原制備的石墨烯可以與有機樹(shù)脂混合制備復合材料涂層，發(fā)揮石墨烯的屏蔽作用和樹(shù)脂優(yōu)異的附著(zhù)能力，達到長(cháng)效防腐的目的，用其制備的石墨烯涂層相比于普通涂層，可以使低合金鋼的腐蝕速率降低1個(gè)數量級。
 
（5）準球形硅微粉
 
　　準球形硅微粉在防腐粉末涂料中可以充實(shí)到涂層的組織結構中，形成質(zhì)地致密而堅固的涂膜，起到化學(xué)鈍化和物理封閉作用。
 
（6）云母粉
 
　　云母鱗片來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，具有優(yōu)良的絕緣性、彈性和柔韌性，徑厚比大，熱膨脹系數小，在各種化學(xué)介質(zhì)中惰性，抗紫外線(xiàn)輻射，經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后，完全可代替昂貴的玻璃鱗片和不銹鋼鱗片，從而降低成本。此外，云母鱗片有20-1000目各種規格，可選用不同規格和級配比的云母粉來(lái)增加漆膜的致密性，降低漆膜的透氣性。如將云母鱗片用于水性硅丙乳膠漆的配制，有效提高了漆膜的耐水性和耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕性。
 
5、輻射處理涂料
 
　　大多數傳統填料都可用于輻射處理涂料中。礦物種類(lèi)和用量最終取決于成品的要求。
　　例如，涂在木質(zhì)材料表面的輻射處理涂料中，填料用量一般為10-40%，以便獲得良好的耐磨抗腐能力。正常情況下，選用折射率低的礦物，可使填料對處理效果影響降到最小?，F在，燈光系統的改進(jìn)已允許對有色涂料進(jìn)行輻射處理，礦物吸收紫外光譜的能力（如滑石、高嶺土、云母）在選擇填料過(guò)程中也要充分考慮。
　　重晶石用于輻射處理涂料中起摻砂作用，滑石作填料以便獲得高平滑面的底漆，而不同粒度的碳酸鈣的使用，既可作填料又可降低成本，硅土可用作消光劑。
 
部分資料來(lái)源：超細重鈣在涂料工業(yè)中的應用，作者：劉伯元等
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)
 

第四期礦物精細加工與應用技術(shù)高級研修班
2018年12月2日-4日 廣州大華酒店

培訓大綱：
1、非金屬礦粉體精細加工技術(shù)
2、非金屬礦粉體表面改性技術(shù)
3、非金屬礦粉體在涂料中的應用技術(shù)
4、非金屬礦粉體如何打開(kāi)涂料行業(yè)市場(chǎng)
5、專(zhuān)題技術(shù)沙龍
6、聯(lián)誼晚宴

 
報名咨詢(xún)和交流：18701083278（微信同號）


 

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