涂料是非金屬礦粉體重要的下游應(yīng)用領(lǐng)域，而中國(guó)是全球最大的涂料生產(chǎn)國(guó)，2017年涂料產(chǎn)量達(dá)到了2041萬(wàn)噸。隨著涂料行業(yè)的快速發(fā)展，其對(duì)非金屬礦粉體的需求量越來(lái)越大，質(zhì)量要求也越來(lái)越嚴(yán)格和多樣化。

　　今天，粉體技術(shù)網(wǎng)就來(lái)與大家分享一下，涂料中常用非金屬粉體的特性和功能，以期對(duì)非金屬礦加工企業(yè)開(kāi)拓涂料行業(yè)用戶(hù)有所幫助。

　　一、非金屬礦粉體在涂料起什么作用？

　　1)在涂料中起骨架、填充作用，增加漆膜厚度，使漆膜豐滿(mǎn)堅(jiān)實(shí)；

　　2)調(diào)節(jié)涂料的流變性能，如增稠、防沉淀等；

　　3)改善漆膜的機(jī)械強(qiáng)度，如提高耐磨性和耐久性；

　　4)調(diào)節(jié)涂料的光學(xué)性能，改變涂膜的外觀，如消光等；

　　5)成膜物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使之成一個(gè)整體，使涂膜能有效地阻擋光線(xiàn)的穿透，提高其耐水性和耐候性，延長(zhǎng)涂膜的使用壽命；

　　6)作為涂料中的填充劑，減少樹(shù)脂用量，降低生產(chǎn)成本；

　　7)對(duì)涂膜的化學(xué)性能起輔助作用，如增強(qiáng)防銹、抗?jié)?、阻燃性等?/p>

　　二、涂料對(duì)非金屬礦粉體有什么要求？

　　涂料中常用的非金屬礦粉體有碳酸鈣、重晶石粉(硫酸鋇)、滑石粉、高嶺土、石英粉、白炭黑、云母粉、硅灰石、膨潤(rùn)土、凹凸棒石、沸石等。

　　(1)碳酸鈣

　　碳酸鈣是涂料生產(chǎn)的重要填充劑，在漆膜中起骨架和底材(鋼板、木質(zhì))的填平作用，可增強(qiáng)漆膜沉積性和滲透性。尤其用于金屬防銹底漆中，碳酸鈣與金屬表面形成氫鍵，增加其漆膜附著力，并可吸收氫離子以阻止金屬形成微電池的腐蝕傾向。

　　按類(lèi)型：重質(zhì)碳酸鈣主要用于各種內(nèi)用、外用涂料中，可降低粉化速率，改善淺色漆的保色性和增加抗霉菌性。除用于增量外，主要用于部分取代鈦白粉(一般為10%-20%，量大時(shí)為30%)和彩色顏料。

　　輕鈣具有小的粒徑和窄的粒徑分布范圍、高的吸油量和亮度，可用在需求最大消光效果的地方。

　　在半光、無(wú)光油漆和無(wú)光乳膠漆中較普遍將輕鈣和重鈣混合使用。

　　按粒級(jí)：粗級(jí)別碳酸鈣限用于膩?zhàn)印⑻羁谆衔?、金屬的底漆及其他產(chǎn)物，它們需要高顏料量、流動(dòng)性及粗的表面。

　　中等粒級(jí)的碳酸鈣用在建筑涂料及室內(nèi)無(wú)光或半光漆上；細(xì)粒級(jí)的碳酸鈣主要是沉淀碳酸鈣，用于印刷油墨。

　　具體指標(biāo)要求：

　　▼《HG/T2226-2010 普通工業(yè)沉淀碳酸鈣》涂料用輕質(zhì)碳酸鈣指標(biāo)要求

　　▼《HG/T3249.2-2013 涂料工業(yè)用重質(zhì)碳酸鈣》普通涂料工業(yè)用重質(zhì)碳酸鈣指標(biāo)要求

　　▼《HG/T3249.2-2013 涂料工業(yè)用重質(zhì)碳酸鈣》經(jīng)表面處理制得的涂料工業(yè)用活性重質(zhì)碳酸鈣指標(biāo)要求

　　▼《GB/T19590-2011 納米碳酸鈣》涂料用納米碳酸鈣推薦指標(biāo)

　　(2)滑石粉

　　滑石粉質(zhì)地柔軟和磨蝕性低，有良好的懸浮性和分散性，是溶劑型涂料中一種通用型填料，在各種底漆、中間涂料、路標(biāo)漆、工業(yè)涂料以及內(nèi)外用建筑涂料中應(yīng)用。

　　按類(lèi)型：片狀結(jié)構(gòu)的滑石粉具有優(yōu)良的涂刷性、涂膜的流動(dòng)性和平滑性、耐水性及磁漆珠不滲入性，主要用于底漆和中間涂料。

　　纖維狀滑石粉吸油量更高些，并且具有良好的流變性，可改善涂料的諸多性能，如防儲(chǔ)存時(shí)沉降和涂刷時(shí)流掛、改進(jìn)施工性能等。

　　按粒級(jí)：較粗粒級(jí)的滑石粉用于某些需要粗糙的漆膜中，如內(nèi)墻底漆中間層和斑紋漆；超細(xì)級(jí)滑石粉用在控制半光磁漆的光澤、稠度和流掛；

　　微細(xì)級(jí)和超微細(xì)級(jí)滑石粉除了能改進(jìn)涂膜性能外，還具有空間位隔能力，可部分取代TiO2等顏料；化學(xué)預(yù)處理的滑石粉也可取代TiO2顏料。

　　▼《GB/T15342-2012 滑石粉》

　　滑石粉的一個(gè)缺點(diǎn)是吸油量偏高，因此在需要低吸油量的場(chǎng)合，它必須與吸油量低的填料和重晶石粉配合。

　　滑石粉的耐磨性不高，在需要高耐磨性的場(chǎng)合，要加入其他的填料加以彌補(bǔ)。含有其他非金屬礦物的滑石粉，因雜質(zhì)礦物易與酸(如酸雨)反應(yīng)，故不適合于要求高耐候性的外用涂料中。

　　工業(yè)滑石粉因含有有色雜質(zhì)而白度下降，因而對(duì)填料明度要求很高的場(chǎng)合，一般不用滑石粉作填料。

　　滑石粉具有消光性，故它一般不用于高光澤涂料中。

　　(3)高嶺土

　　高嶺土是國(guó)外涂料工業(yè)廣泛采用的填料之一。以美國(guó)用量為最大，近年為30萬(wàn)噸/年左右，其中煅燒高嶺土為10萬(wàn)噸/年以上。

　　高嶺土可用于各種涂料中，但以水性建筑涂料為主，特別是內(nèi)用乳膠漆，由于高嶺土在水基性涂料中具有較好的遮蓋力，從而能部分替代鈦白粉顏料。

　　超細(xì)高嶺土可部分替代鈦白粉，約代用鈦白粉量的10%左右，可降低漆的成本，而對(duì)漆的光澤、遮蓋力，儲(chǔ)存穩(wěn)定性影響不大。

　　煅燒高嶺土折射率由原來(lái)1.56提高到1.62，彌補(bǔ)了原遮蓋力和白度的不足。另外煅燒高嶺土能提高涂料的不透明性和涂膜的牢固性，比未煅燒土更具有耐洗刷性和抗粉化性。

　　煅燒高嶺土代替部分鈦白粉在公路標(biāo)線(xiàn)漆、粉末涂料、建筑外用乳膠漆等得到了一定應(yīng)用。在外墻涂料中超細(xì)高嶺土和煅燒高嶺土可代替15%～20%的鈦白粉。

　　在溶劑稀釋漆中某些高嶺土表現(xiàn)出較差的懸浮性，但經(jīng)表面改性處理過(guò)的煅燒高嶺土可克服這些缺點(diǎn)。

　　陰極電泳涂料用高嶺土，則需要選擇粒度高(-2μm粒度通過(guò)百分率≥85%)、325目篩余物含量少(≤0.005%)、電導(dǎo)率低(≤35μS/cm)、隔焰窯鍛燒生產(chǎn)的高品質(zhì)高嶺土。

　　▼GBT14563-2008高嶺土及其試驗(yàn)方法

　　(4)石英粉(二氧化硅)

　　石英粉表面含有一定數(shù)量的羥基(-OH)-硅醇。作為極性官能團(tuán)，用于粉末涂料中有助于提高產(chǎn)品的附著力和粘結(jié)性。另一方面，由于羥基的存在，更容易通過(guò)偶聯(lián)劑表面處理，增加其交聯(lián)、補(bǔ)強(qiáng)的作用，增加產(chǎn)品的物理力學(xué)性能又可提高涂膜的拉伸強(qiáng)度。

　　天然石英粉在涂料中主要起增量和半補(bǔ)強(qiáng)作用，可用于各種涂料和建筑涂料，特別是底漆和中間涂料，細(xì)粒晶體SiO2在環(huán)氧和聚酚粉末涂料中可取代高達(dá)50%的TiO2。

　　白炭黑(或稱(chēng)輕質(zhì)二氧化硅)由于比表面積大，熱穩(wěn)定性好可防止顏料沉淀，尤其在乳膠漆中使用，調(diào)整漆的有效黏度，改善漆膜流掛并起消光作用，對(duì)漆膜耐熱穩(wěn)定性好。

　　氣相二氧化硅是一種多功能體質(zhì)顏料，又是性能優(yōu)良的涂料流變控制劑。在液體涂料中，它的流變控制功能包括：增稠、觸變、防流掛、覆蓋邊緣；在固體粉末涂料體系中，增進(jìn)粉末的自由流動(dòng)，防止結(jié)塊和流體化。

　　(5)硫酸鋇

　　用作涂料體質(zhì)顏料的硫酸鋇有天然和合成兩種，天然產(chǎn)品稱(chēng)重晶石粉，合成產(chǎn)品稱(chēng)沉淀硫酸鋇。

　　重晶石粉填料主要用于要求高涂膜強(qiáng)度、高填充力和高化學(xué)惰性的工業(yè)底漆和汽車(chē)中間涂料，也用于需要較高光澤的面漆中。在乳膠漆中，由于重晶石折射率高(1.637)，微細(xì)重晶石粉可具有半透明性白色顏料的功能，可在涂料中取代部分鈦白粉。

　　(6)硅灰石

　　硅灰石在涂料中可作為體質(zhì)顏料和代替部分白色顏料，起遮蓋、增量作用，降低漆的成本，使白漆保持長(zhǎng)久明亮的色調(diào)。

　　涂料中一般多用較細(xì)粒級(jí)(如325目)和微細(xì)級(jí)(10um)硅灰石粉，因?yàn)橛欣谕苛险谏w力的發(fā)揮，主要用于油性建筑涂料、吸聲(隔聲)涂料、路標(biāo)漆、聚乙酸乙烯乳膠漆等。

　　針狀結(jié)構(gòu)的硅灰石(長(zhǎng)徑比為10:1～20:1),在涂料中可起平光劑的作用，改進(jìn)涂膜機(jī)械強(qiáng)度，有時(shí)在增強(qiáng)性涂料中代替有害的石棉。

　　表面處理的硅灰石可用于工業(yè)醇酸、環(huán)氧等防腐蝕涂料中，提高金屬底漆的防腐蝕性，并部分取代活性防銹顏料。

　　(7)膨潤(rùn)土

　　膨潤(rùn)土在水中形成絮狀物質(zhì)，具有增稠作用，它的分子基團(tuán)能與涂料中的有機(jī)基料結(jié)合，能增強(qiáng)涂層的耐水性，提高涂層的強(qiáng)度和附著力。

　　膨潤(rùn)土在水介質(zhì)中具有良好的懸浮性和分散性，膨潤(rùn)土生產(chǎn)工藝使涂料不易沉淀，不易分層，顏色均勻，從而改善涂料懸浮液的穩(wěn)定性，而且涂刷性能好，能形成厚薄均勻、平整光滑的涂層。

　　膨潤(rùn)土具有一定的黏合力和遮蓋力，而且價(jià)格低廉，把它加到聚乙烯醇系列涂料中，可使聚乙烯醇的用量大為減少，使產(chǎn)品成本降低。

　　膨潤(rùn)土具有優(yōu)良的親水性、塑性、膨脹性、黏結(jié)性，可與適量的水結(jié)合成膠體，膨潤(rùn)土粉碎機(jī)它在水中能釋放出帶電離子，這種離子間的電斥性，在涂料中起到分散劑的作用。在防水涂料中，高速運(yùn)動(dòng)中的膨潤(rùn)土膠粒與熱瀝青發(fā)生碰撞、切割，將瀝青破碎、膠化。已膠化的瀝青顆粒內(nèi)的極性物質(zhì)對(duì)膨潤(rùn)土微粒發(fā)生吸附作用，使瀝青顆粒表面形成膠體水化膜，降低了瀝青與水的界面張力，阻止瀝青顆粒重新凝聚，從而形成穩(wěn)定的分散相，起到了乳化劑的作用。

　　膨潤(rùn)土具有耐寒性，所配制的涂料在冬季較低溫度下仍可使用。

　　(8)云母粉

　　涂料中主要應(yīng)用白云母，也可少量應(yīng)用金云母。主要利用它的高徑厚比的片狀結(jié)構(gòu)、良好的耐熱性、耐候性、透明性、耐化學(xué)性、紫外屏蔽性等性能，在防腐蝕涂料、功能性涂料中作填料。

　　在涂料配方中主要用于一些特種油性和水性涂料，其加量從工業(yè)涂料的大約20%到浮雕花紋建筑涂料大約40%不等。

　　濕磨云母粉的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，是用作鈦珠光顏料的載體原料。涂料、油墨、塑料等行業(yè)都需要不同規(guī)格系列的云母鈦珠光顏料。

　　(9)石墨

　　天然石墨因具有片狀結(jié)構(gòu)和良好的遮蓋率，可用于鋼結(jié)構(gòu)維護(hù)涂料中。

　　石墨具有良好導(dǎo)電性和黑顏色，可用于電子計(jì)算機(jī)電屏蔽涂料中，含量可達(dá)75%。

　　另外，石墨還可用于防靜電地板涂料，在汽車(chē)油漆中，由于耐光性好，也可作一種效應(yīng)顏料。

　　(10)凹凸棒石

　　凹凸棒石粘土作為涂料的填充劑、流平劑、增稠劑和穩(wěn)定劑，其性能好，成本低。凹凸棒石涂料的涂膜在電鏡里觀察，其晶體呈網(wǎng)狀排列，均勻地分布在有機(jī)粘結(jié)劑中，所以涂膜耐洗擦。

　　尤其是凹土在外力攪拌下分散性好，形成穩(wěn)定的不被電解質(zhì)破壞的懸浮液，使涂料不沉淀、不分層，與傳統(tǒng)的106涂料相比較，具有多種優(yōu)越性：涂刷性能好，不流掛，節(jié)約鈦白粉的用量。

　　由中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所完成的“基于濕法凹凸棒石高值利用關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目，成功的將凹凸棒石應(yīng)用在高端耐候性涂料中，目前已應(yīng)用于展辰新材料集團(tuán)股份有限公司、西北永新涂料有限公司、南京長(zhǎng)江涂料有限公司和西安經(jīng)建油漆股份有限公司高端涂料產(chǎn)品中，提高了涂料的觸變性、穩(wěn)定性和耐候性。

　　(11)涂料對(duì)非金屬礦粉體的一般要求

　　1)白度高，特別是在對(duì)涂膜顏色要求很高的涂料中，白度一般要求在90%以上。

　　2)易分散，這不僅有利于降低涂料生產(chǎn)時(shí)研磨分散的能耗和時(shí)間，更重要的是有利于涂料性能的發(fā)揮，因?yàn)樘盍虾皖伭系姆稚⒑脡?，?duì)涂膜性能(光澤、顏色、耐久性等)有直接的影響。

　　3)要有較低的吸油性，吸油值低才能提高涂料的臨界顏料體積濃度(CPVC)，節(jié)約樹(shù)脂基料，才能適應(yīng)符合環(huán)保要求的現(xiàn)代高固體分涂料的要求，才能制備出含量更高的預(yù)分散填料漿，才能與吸油值日趨降低的顏料(特別是鈦白粉)相配套。

　　4)應(yīng)當(dāng)有確定的粒度和窄的粒度分布，篩余物應(yīng)盡可能低，現(xiàn)在涂料要求填料在許多應(yīng)用領(lǐng)域里具有微細(xì)化甚至超細(xì)化的粒徑，這樣才能發(fā)揮它在涂料中的空間位隔作用，使涂膜中的顏料粒子均勻分布，從而最大限度地發(fā)揮顏料的遮蓋(如鈦白粉)、著色(如彩色顏料)和防銹(如防銹顏料)等潛力，起到部分替代顏料的作用。

　　5)能使涂料具有良好的流變性(流動(dòng)性、流平性、懸浮性、增稠性等)，使涂料在儲(chǔ)存時(shí)不沉淀，便于施工成膜，形成光滑平整的涂膜。

　　6)應(yīng)與涂料中的基料、顏料和其他添加劑有良好的相容性但同時(shí)也應(yīng)有一定的惰性，不與上述成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

　　7)具有適宜的比表面積，因?yàn)樗绊懼苛系酿ざ取⒘髯冃?、分散穩(wěn)定性、沉降性和吸油量等。

　　8)具有確定的粒子形狀和晶體形態(tài)，使涂料具有確定的折射率等光學(xué)性能和保證填料在涂料中應(yīng)有的功能。