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涂料行业都用什么样的非金属矿粉体,你清楚吗?
来源:中国粉体技术网    更新时间:2018-04-09 06:05:57    浏览次数:
 

 
 
 

 第四期矿物精细加工技术暨在高性能涂料中的应用高级研修班

2018年5月12-14日,广东深圳

 
 

 

涂料是非金属矿粉体重要的下游应用领域,而中国是全球最大的涂料生产国,2017年涂料产量达到了2041万吨。随着涂料行业的快速发展,其对非金属矿粉体的需求量越来越大,质量要求也越来越严格和多样化。

 

今天,粉体技术网就来与大家分享一下,涂料中常用非金属粉体的特性和功能,以期对非金属矿加工企业开拓涂料行业用户有所帮助。

 

涂料行业都用什么样的非金属矿粉体,你清楚吗?

 

一、非金属矿粉体在涂料起什么作用?

 

1)在涂料中起骨架、填充作用,增加漆膜厚度,使漆膜丰满坚实;

2)调节涂料的流变性能,如增稠、防沉淀等;

3)改善漆膜的机械强度,如提高耐磨性和耐久性;

4)调节涂料的光学性能,改变涂膜的外观,如消光等;

5)成膜物质发生化学反应,使之成一个整体,使涂膜能有效地阻挡光线的穿透,提高其耐水性和耐候性,延长涂膜的使用寿命;

6)作为涂料中的填充剂,减少树脂用量,降低生产成本;

7)对涂膜的化学性能起辅助作用,如增强防锈、抗湿、阻燃性等。

 

二、涂料对非金属矿粉体有什么要求?

 

涂料中常用的非金属矿粉体有碳酸钙、重晶石粉(硫酸钡)、滑石粉、高岭土、石英粉、白炭黑、云母粉、硅灰石、膨润土、凹凸棒石、沸石等。

 

(1)碳酸钙

 

碳酸钙是涂料生产的重要填充剂,在漆膜中起骨架和底材(钢板、木质)的填平作用,可增强漆膜沉积性和渗透性。尤其用于金属防锈底漆中,碳酸钙与金属表面形成氢键,增加其漆膜附着力,并可吸收氢离子以阻止金属形成微电池的腐蚀倾向。

 

按类型:重质碳酸钙主要用于各种内用、外用涂料中,可降低粉化速率,改善浅色漆的保色性和增加抗霉菌性。除用于增量外,主要用于部分取代钛白粉(一般为10%-20%,量大时为30%)和彩色颜料。

 

轻钙具有小的粒径和窄的粒径分布范围、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、无光油漆和无光乳胶漆中较普遍将轻钙和重钙混合使用。

 

按粒级:粗级别碳酸钙限用于腻子、填孔化合物、金属的底漆及其他产物,它们需要高颜料量、流动性及粗的表面。

 

中等粒级的碳酸钙用在建筑涂料及室内无光或半光漆上;细粒级的碳酸钙主要是沉淀碳酸钙,用于印刷油墨。

 

具体指标要求:

 

▼《HG/T2226-2010 普通工业沉淀碳酸钙》涂料用轻质碳酸钙指标要求
涂料行业都用什么样的非金属矿粉体,你清楚吗?

 

▼《HG/T3249.2-2013 涂料工业用重质碳酸钙》普通涂料工业用重质碳酸钙指标要求
涂料行业都用什么样的非金属矿粉体,你清楚吗?

 

▼《HG/T3249.2-2013 涂料工业用重质碳酸钙》 经表面处理制得的涂料工业用活性重质碳酸钙指标要求
涂料行业都用什么样的非金属矿粉体,你清楚吗?

 

▼《GB/T19590-2011 纳米碳酸钙》涂料用纳米碳酸钙推荐指标
涂料行业都用什么样的非金属矿粉体,你清楚吗?

 

(2)滑石粉

 

滑石粉质地柔软和磨蚀性低,有良好的悬浮性和分散性,是溶剂型涂料中一种通用型填料,在各种底漆、中间涂料、路标漆、工业涂料以及内外用建筑涂料中应用。

 

按类型:片状结构的滑石粉具有优良的涂刷性、涂膜的流动性和平滑性、耐水性及磁漆珠不渗入性,主要用于底漆和中间涂料。

 

纤维状滑石粉吸油量更高些,并且具有良好的流变性,可改善涂料的诸多性能,如防储存时沉降和涂刷时流挂、改进施工性能等。

 

按粒级:粗粒级的滑石粉用于某些需要粗糙的漆膜中,如内墙底漆中间层和斑纹漆;超细级滑石粉用在控制半光磁漆的光泽、稠度和流挂;

 

微细级和超微细级滑石粉除了能改进涂膜性能外,还具有空间位隔能力,可部分取代TiO2等颜料;化学预处理的滑石粉也可取代TiO2颜料。

 

▼《GB/T15342-2012 滑石粉》
涂料行业都用什么样的非金属矿粉体,你清楚吗?

 

滑石粉的一个缺点是吸油量偏高,因此在需要低吸油量的场合,它必须与吸油量低的填料和重晶石粉配合。

 

滑石粉的耐磨性不高,在需要高耐磨性的场合,要加入其他的填料加以弥补。含有其他非金属矿物的滑石粉,因杂质矿物易与酸(如酸雨)反应,故不适合于要求高耐候性的外用涂料中。

 

工业滑石粉因含有有色杂质而白度下降,因而对填料明度要求很高的场合,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泽涂料中。

 

(3)高岭土

 

高岭土是国外涂料工业广泛采用的填料之一。以美国用量为最大,近年为30万吨/年左右,其中煅烧高岭土为10万吨/年以上。

 

高岭土可用于各种涂料中,但以水性建筑涂料为主,特别是内用乳胶漆,由于高岭土在水基性涂料中具有较好的遮盖力,从而能部分替代钛白粉颜料。

 

超细高岭土可部分替代钛白粉,约代用钛白粉量的10%左右,可降低漆的成本,而对漆的光泽、遮盖力,储存稳定性影响不大。

 

煅烧高岭土折射率由原来1.56提高到1.62,弥补了原遮盖力和白度的不足。另外煅烧高岭土能提高涂料的不透明性和涂膜的牢固性,比未煅烧土更具有耐洗刷性和抗粉化性。

 

煅烧高岭土代替部分钛白粉在公路标线漆、粉末涂料、建筑外用乳胶漆等得到了一定应用。在外墙涂料中超细高岭土和煅烧高岭土可代替15%~20%的钛白粉

 

在溶剂稀释漆中某些高岭土表现出较差的悬浮性,但经表面改性处理过的煅烧高岭土可克服这些缺点。

 

阴极电泳涂料用高岭土,则需要选择粒度高(-2μm粒度通过百分率≥85%)、325目筛余物含量少(≤0.005%)、电导率低(≤35μS/cm)、隔焰窑锻烧生产的高品质高岭土。

 

▼GBT14563-2008高岭土及其试验方法

涂料用高岭土
 

涂料用高岭土
 

涂料用高岭土

 

(4)石英粉(二氧化硅)

 

石英粉表面含有一定数量的羟基(-OH)-硅醇。作为极性官能团,用于粉末涂料中有助于提高产品的附着力和粘结性。另一方面,由于羟基的存在,更容易通过偶联剂表面处理,增加其交联、补强的作用,增加产品的物理力学性能又可提高涂膜的拉伸强度。

 

天然石英粉在涂料中主要起增量和半补强作用,可用于各种涂料和建筑涂料,特别是底漆和中间涂料,细粒晶体SiO2在环氧和聚酚粉末涂料中可取代高达50%的TiO2

 

白炭黑(或称轻质二氧化硅)由于比表面积大,热稳定性好可防止颜料沉淀,尤其在乳胶漆中使用,调整漆的有效黏度,改善漆膜流挂并起消光作用,对漆膜耐热稳定性好。

 

气相二氧化硅是一种多功能体质颜料,又是性能优良的涂料流变控制剂。在液体涂料中,它的流变控制功能包括:增稠、触变、防流挂、覆盖边缘;在固体粉末涂料体系中,增进粉末的自由流动,防止结块和流体化。

 

(5)硫酸钡

 

用作涂料体质颜料的硫酸钡有天然和合成两种,天然产品称重晶石粉,合成产品称沉淀硫酸钡。

 

重晶石粉填料主要用于要求高涂膜强度、高填充力和高化学惰性的工业底漆和汽车中间涂料,也用于需要较高光泽的面漆中。在乳胶漆中,由于重晶石折射率高(1.637),微细重晶石粉可具有半透明性白色颜料的功能,可在涂料中取代部分钛白粉。

 

(6)硅灰石

 

硅灰石在涂料中可作为体质颜料和代替部分白色颜料,起遮盖、增量作用,降低漆的成本,使白漆保持长久明亮的色调。

 

涂料中一般多用较细粒级(如325目)和微细级(10um)硅灰石粉,因为有利于涂料遮盖力的发挥,主要用于油性建筑涂料、吸声(隔声)涂料、路标漆、聚乙酸乙烯乳胶漆等。

 

针状结构的硅灰石(长径比为10:1~20:1),在涂料中可起平光剂的作用,改进涂膜机械强度,有时在增强性涂料中代替有害的石棉。

 

表面处理的硅灰石可用于工业醇酸、环氧等防腐蚀涂料中,提高金属底漆的防腐蚀性,并部分取代活性防锈颜料。

 

(7)膨润土

 

膨润土在水中形成絮状物质,具有增稠作用,它的分子基团能与涂料中的有机基料结合,能增强涂层的耐水性,提高涂层的强度和附着力。

 

膨润土在水介质中具有良好的悬浮性和分散性,膨润土生产工艺使涂料不易沉淀,不易分层,颜色均匀,从而改善涂料悬浮液的稳定性,而且涂刷性能好,能形成厚薄均匀、平整光滑的涂层。

 

膨润土具有一定的黏合力和遮盖力,而且价格低廉,把它加到聚乙烯醇系列涂料中,可使聚乙烯醇的用量大为减少,使产品成本降低。

 

膨润土具有优良的亲水性、塑性、膨胀性、黏结性,可与适量的水结合成胶体,膨润土粉碎机它在水中能释放出带电离子,这种离子间的电斥性,在涂料中起到分散剂的作用。在防水涂料中,高速运动中的膨润土胶粒与热沥青发生碰撞、切割,将沥青破碎、胶化。已胶化的沥青颗粒内的极性物质对膨润土微粒发生吸附作用,使沥青颗粒表面形成胶体水化膜,降低了沥青与水的界面张力,阻止沥青颗粒重新凝聚,从而形成稳定的分散相,起到了乳化剂的作用。

 

膨润土具有耐寒性,所配制的涂料在冬季较低温度下仍可使用。

 

(8)云母粉

 

涂料中主要应用白云母,也可少量应用金云母。主要利用它的高径厚比的片状结构、良好的耐热性、耐候性、透明性、耐化学性、紫外屏蔽性等性能,在防腐蚀涂料、功能性涂料中作填料。

 

在涂料配方中主要用于一些特种油性和水性涂料,其加量从工业涂料的大约20%到浮雕花纹建筑涂料大约40%不等。

 

湿磨云母粉的一个重要应用领域,是用作钛珠光颜料的载体原料。涂料、油墨、塑料等行业都需要不同规格系列的云母钛珠光颜料

 

(9)石墨

 

天然石墨因具有片状结构和良好的遮盖率,可用于钢结构维护涂料中。

 

石墨具有良好导电性和黑颜色,可用于电子计算机电屏蔽涂料中,含量可达75%。

 

另外,石墨还可用于防静电地板涂料,在汽车油漆中,由于耐光性好,也可作一种效应颜料。

 

(10)凹凸棒石

 

凹凸棒石粘土作为涂料的填充剂、流平剂、增稠剂和稳定剂,其性能好,成本低。凹凸棒石涂料的涂膜在电镜里观察,其晶体呈网状排列,均匀地分布在有机粘结剂中,所以涂膜耐洗擦。

 

尤其是凹土在外力搅拌下分散性好,形成稳定的不被电解质破坏的悬浮液,使涂料不沉淀、不分层,与传统的106涂料相比较,具有多种优越性:涂刷性能好,不流挂,节约钛白粉的用量。

 

中国科学院兰州化学物理研究所完成的“基于湿法凹凸棒石高值利用关键技术开发与应用”项目,成功的将凹凸棒石应用在高端耐候性涂料中,目前已应用于展辰新材料集团股份有限公司、西北永新涂料有限公司、南京长江涂料有限公司和西安经建油漆股份有限公司高端涂料产品中,提高了涂料的触变性、稳定性和耐候性。

 

(11)涂料对非金属矿粉体的一般要求

 

1)白度高,特别是在对涂膜颜色要求很高的涂料中,白度一般要求在90%以上。

 

2)易分散,这不仅有利于降低涂料生产时研磨分散的能耗和时间,更重要的是有利于涂料性能的发挥,因为填料和颜料的分散好坏,对涂膜性能(光泽、颜色、耐久性等)有直接的影响。

 

3)要有较低的吸油性,吸油值低才能提高涂料的临界颜料体积浓度(CPVC),节约树脂基料,才能适应符合环保要求的现代高固体分涂料的要求,才能制备出含量更高的预分散填料浆,才能与吸油值日趋降低的颜料(特别是钛白粉)相配套。

 

4)应当有确定的粒度和窄的粒度分布,筛余物应尽可能低,现在涂料要求填料在许多应用领域里具有微细化甚至超细化的粒径,这样才能发挥它在涂料中的空间位隔作用,使涂膜中的颜料粒子均匀分布,从而最大限度地发挥颜料的遮盖(如钛白粉)、着色(如彩色颜料)和防锈(如防锈颜料)等潜力,起到部分替代颜料的作用。

 

5)能使涂料具有良好的流变性(流动性、流平性、悬浮性、增稠性等),使涂料在储存时不沉淀,便于施工成膜,形成光滑平整的涂膜。

 

6)应与涂料中的基料、颜料和其他添加剂有良好的相容性但同时也应有一定的惰性,不与上述成分发生化学反应。

 

7)具有适宜的比表面积,因为它影响着涂料的黏度、流变性、分散稳定性、沉降性和吸油量等。

 

8)具有确定的粒子形状和晶体形态,使涂料具有确定的折射率等光学性能和保证填料在涂料中应有的功能。

 


独家编辑整理:粉体技术网

 

第四期矿物精细加工技术暨在高性能涂料中的应用高级研修班

 

培训时间:2018年5月12-14日(共3天)

培训地点:深圳(具体地点待定)

主讲内容:

  • 非金属矿粉体精细加工与应用技术——中国地质大学(北京),杜高翔;

  • 非金属矿粉体在工业油漆涂料中的应用——展辰工业漆技术总监,高原;

  • 非金属矿物粉体在建筑油漆涂料中的应用(讲师待定)

 

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