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不同细度的滑石粉在外墙涂料中的应用效果对比研究
来源:中国粉体技术网    更新时间:2015-10-15 08:26:27    浏览次数:
 
       滑石粉的主要成分是水合硅酸镁,分子式为Mg3(Si4O10) (OH)2,无色透明或白色,但因含少量的杂质而呈现浅绿、浅黄甚至浅红色;解离面上呈珍珠光泽,硬度为1,比重为2.7-2.8。滑石属单斜晶系,晶体呈假六方或菱形的片状,滑石具有润滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高(加热至900℃仍不分解)、化学性不活泼(对大多数化学试剂呈现惰性,与酸接触不分解)、遮盖力良好(折光率1.57,与碳酸钙相当)、柔软(硬度最低)、光泽好、吸附力强、亲油疏水等优良的物理化学特性。
       我国开采和利用滑石粉的历史悠久,早在原始社会我们的祖先就利用滑石粉进行雕刻。而滑石粉真正在涂料中应用时在19世纪末期,早期的尤其是一些天然油基漆或生漆,光泽不高,耐久性不太好,在油漆中很少使用除着色剂以外的体质颜料。直至20世纪初,随着一些人工合成树脂的问世,其涂膜的光泽、丰满度、附着力耐久性大大提高。油漆中除了添加能提供遮盖力的颜料外,还使用了滑石粉、重钙等之类的体质颜料。这些体质颜料不仅能消除多余的光泽,而且能够降低成本、提高涂膜的填充性和其他一些物理机械性能。
       为达到降低成本而又能保持期末的基本性能的目的,研究滑石粉在外墙涂料配方中的应用效果非常重要,本文选取海城新光源粉体有限公司的不同细度的各型号滑石粉,将其制备成外墙乳胶漆基础配方,测试了其漆膜的对比率;同时将其添加到纳米复合外墙涂料中,测试了漆膜对比率、白度、粘度等指标。为外墙涂料应用中选择不同细度的滑石粉提供了数据支持。

1 试验部分
1.1 仪器设备与原材料
       高速分散搅拌机(顺德华能化工有限公司,U400/80-200);刮板细度计(天津市中环试验仪器厂,0-100um);反射率测定仪(上海普申化工机械有限公司,JFB-1);100µm涂布器(上海现代环境工程技术有限公司);QND-4C粘度计(天津永利达材料试验机有限公司);丙二醇(国药化学试剂厂);分散剂Orotan1124(罗门哈斯);润湿剂CF-10(DOW);消泡剂334(海川化工);防腐剂(广州冠志化工);羟乙基纤维素(韩国三星);成膜助剂Texanol酯醇(伊斯曼化工;苯丙乳液BLJ-818(保立佳);醇丙乳液BLJ-965(保立佳);AMP-95(广州冠志化工);增稠剂(海川化工);水;重钙(江西永丰光源化工);滑石粉(海城新光源);硅灰石(江西永丰光源化工);钛白粉(江西添光化工);云母粉(滁州万桥);煅烧高岭土(河曲正阳);
1.2 基础配方

表1 外墙乳胶漆试验用基础配方
序号 组分 质量分数/% 序号 组分 质量分数/%
1 22.60 8 消泡剂 0.20
2 羟乙基纤维素 0.3 9 CC-800 27.00
3 AMP-95 0.10 10 滑石粉 20.00
4 丙二醇 2.00 11 醇丙乳液 24.00
5 润湿剂 0.20 12 成膜助剂 2.00
6 分散剂 0.50 13 消泡剂 0.2
7 防腐剂 0.10 14 增稠剂/水 适量
 
1.3 制备方法
       表1中,将基础配方中组分1至组分8依次加入,转速600rmp以上,搅拌10-20min后边搅拌边添加组分9至组分10,再在1600-1700rmp转速下高速分散至细度40µm,加入组分11至组分13,控制转速600rmp以下,充分搅拌10-20min,用组分14调节粘度。
1.4 测试方法
       遮盖力测试:将所制备的涂料进行状态调节,放置一昼夜后用100µm线棒涂布器在黑白卡纸上制膜,按GB/T 9757-2009《合成树脂乳液外墙涂料》要求测定对比率,放置24h后分别测黑白卡纸上各5个点的反射率值,分别计算黑白卡纸上的平均反射率RB、RW,两者之间的比列就是其对比率RB/W
2 结果与讨论

表2 不同规格的滑石粉指标
规格 白度 吸油量mL/100g D50
(µm)
D97
(µm)
≤2µm
(%)
HS-218 92.6 34 6.33 12.01 3.67
HS-318 93.4 36 5.79 10.36 3.56
HS-538 94.0 38 5.96 9.90 0.92
HS-638 94.2 40 5.96 9.03 2.00
HS-738 94.6 41 5.27 8.72 2.27
 
表3 外墙乳胶漆用不同目数滑石粉涂膜的对比率
序号 滑石粉规格 对比率
1 HS-218 0.44
2 HS-318 0.49
3 HS-538 0.36
4 HS-638 0.40
5 HS-738 0.45
6 无填料 0.02
 
       从表2中不同规格的滑石粉指标可知,HS-218的D50为6.33µm,中位粒径均较大,D97为12.01µm,与D50相差很大,表明其粒径分布较宽,因而相应的涂膜对比率较低;HS-318的滑石粉的粒径变小,分布宽度变窄,同时,粒径2µm以下的占3.67%左右,此时,这部分粒径小的颗粒可以均匀填充到稍大一点的颗粒空隙中,形成良好的堆积效果;随着HS-538、HS-638、HS-738颗粒逐渐变小,同时其油量也不断增大,应用于外墙涂料时,粒径逐渐变小的粒子没有较好的形成堆积效应,从而使得粒径分布较窄的粒子HS-318提供了较好的遮盖力。
       有表3可知,不添加任何颜料填料时涂膜的对比率仅为0.02;可认为无任何遮盖力;而在添加了滑石粉后,涂膜遮盖力得到显著提高。由表3可知,在外墙乳胶漆中,用不同目数的滑石粉应用于涂膜制备时,提供遮盖能力依次为HS-318、HS-738、HS-218、HS-638、HS-538,从以上结果可以看出填料能够提供一部分的遮盖力,在涂料配方中可以考虑填料用量最大化以充分利用其遮盖力,由表3中的数据可知,考虑到成本和性能等因素,在外墙涂料中选用HS-318最好。

3 不同细度滑石粉在纳米复合外墙涂料中的应用
       为了进一步验证不同细度的滑石粉在外墙涂料中的应用,我们选用了上述几种滑石粉制备成了纳米复合外墙涂料,测试了不同细度滑石粉制备的复合外墙涂料的漆膜对比率、粘度、白度以及刮板的细度。
3.1 制备纳米复合外墙涂料的实验配方

表4 纳米复合外墙涂料实验配方
组分 质量/g 备注 制备工艺
纯净水 258   600r/min
5min
羟乙基纤维素 1  
润湿剂 0.8  
分散剂 4.5  
消泡剂 1  
防腐剂 1  
乙二醇 6  
金红石型钛白粉 110 江西添光 1700r/min
20min
云母 25 滁州万桥
煅烧高岭土 75 河曲正阳
重质碳酸钙1250目 150 江西广源
硅灰石800目 100 江西广源
苯丙乳液 20 先配制好 500r/min
5min
滑石粉 40
成膜助剂 12
聚氨酯流变助剂 1 先配制好
乙二醇 8
增稠剂 5 先配制好
5
 
3.3 不同细度滑石粉制备的复合外墙涂料的性能指标
表5 不同细度滑石粉制备的复合外墙涂料的性能指标
规格 对比率 粘度/KU 白板/白度 黑板/白度 刮板细度/µm
HS-218 0.9260 92.0 86.33 82.13 70
HS-318 0.9557 86.45 89.79 86.03 60
HS-538 0.9408 87.54 89.67 86.90 65
HS-638 0.9421 89.12 90.21 88.03 65
HS-738 0.9462 91.44 91.11 88.72 70
 
       由表5可知,采用不同细度的滑石粉制备复合外墙涂料,制备的漆膜的对比率大小依次为HS-318、HS-738、HS-638、HS-538、HS-218,按照GB/T 9757-2009合成树脂乳胶外墙涂料的要求,采用HS-318制备的复合外墙涂料可以达到优等品的要求;采用不同细度的滑石粉制备的复合外墙其粘度的变化是先减小后增加,由于HS-218的粒子较粗,粒径分布较宽,而采用HS-538、HS-638、HS-738由于其粒子较细在添加同样的分散剂的量的情况下其越难越分散,会在一定程度上造成整个体系粘度的增加;随着细度的变细,制备的漆膜的白度是逐渐增加的,这与滑石粉本身的白度测试结果也是吻合的。

4 结论
       4.1 滑石粉HS-218、HS-318、HS-538、HS-638、HS-738其细度是逐渐变细的,其吸油量随着细度的变细逐渐增大。
       4.2 在外墙乳胶漆中,用不同目数的滑石制备涂膜的对比率依次为HS-318、
HS-738、HS-218、HS-638、HS-538,能够提供最好的遮盖力的产品为HS-318;
       4.3 用不同细度的滑石粉制备复合外墙涂料,制备的漆膜的对比率大小依次为HS-318、HS-738、HS-638、HS-538、HS-218,其粘度是随着细度的变化先减小后增加,采用HS-318其粘度最小,漆膜的白度随着细度的增加而增加;
       4.4 在涂料制备中完全单纯的用滑石粉做填料是不合适,达不到成品实际要求,但是填料能够提供一部分的遮盖力,在涂料配方中可以考虑填料用量最大化以充分利用其遮盖力。


本文作者:  李海滨 邹检生 彭鹤松 徐永华 邹勇,江西广源化工有限责任公司,江西永丰 331500

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