化工網(wǎng)訊1概述

涂料是一種呈現(xiàn)流動狀態(tài)或可液化之固體粉末狀態(tài)或厚漿狀態(tài)的能均勻涂覆并且能牢固地附著在被涂物體表面并對被涂物體起到裝飾作用保護(hù)作用及特殊作用或幾種作用兼而有之的成膜物質(zhì)

涂料產(chǎn)品除油漆之外還包括了利用各種合成樹脂乳液等為主要原料生產(chǎn)的溶劑型涂料乳膠型涂料水溶性涂料粉末狀涂料等

涂料中的無機(jī)填料又稱體質(zhì)顏料有時也稱顏料增量劑可分為非功能性填料和功能性填料前者主要起增量作用以降低涂料的原材料成本后者除具有增量作用外還具有改進(jìn)涂料或涂膜的某些性能的功能如控制流變性改進(jìn)附著力控制光澤提高遮蓋力防止腐蝕和優(yōu)化顏料積濃度等

涂料是無機(jī)填料的主要用戶之一目前世界上涂料產(chǎn)量約2300萬噸/年共消費(fèi)填料約600萬噸/年我國已成為世界上的涂料生產(chǎn)大國之一目前生產(chǎn)的涂料約300萬噸/年大約消耗無機(jī)填料80萬～100萬噸/年

2填料在涂料中的功能和要求

涂料中的填料（體質(zhì)顏料）通常是白色或稍帶顏色的折射率小于1.7的一類顏料它具有涂料用顏料的基本物理和化學(xué)性能但由于折射率與成膜物質(zhì)相近因而在涂料中是透明的不具有著色顏料的著色力和遮蓋能力是涂料中不可缺少的一種顏料由于填料絕大多數(shù)來自天然礦石加工產(chǎn)品其化學(xué)穩(wěn)定耐磨耐水等特性好且價格低廉在涂料中起骨架作用通過填充增加涂膜的厚度改善涂膜力學(xué)性能并能起耐久防腐蝕隔熱消光等作用另一方面把它作為降低涂料制造成本的一種途徑利用其價廉價格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于彩顏料在滿足漆膜遮蓋力的前提下適當(dāng)添加體質(zhì)顏料來補(bǔ)充彩色顏料在漆中應(yīng)有的體積

涂料中使用填料降低成本不是唯一作用填料所起的主要作用與功能是

1）在涂料中起骨架填充作用增加漆膜厚度使漆膜豐滿堅實

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)使之成一個整體使涂膜能有效地阻擋光線的穿透提高其耐水性和耐候性延長涂膜的使用壽命

6）作為涂料中的填充劑減少樹脂用量降低生產(chǎn)成本

7）對涂膜的化學(xué)性能起輔助作用如增強(qiáng)防銹抗?jié)?span id="iwotqet" class="myIcon">阻燃性等

8）不同的涂料品種和等級對填料的技術(shù)要求是不一樣的但對涂料用填料的一般要求如下

9）白度應(yīng)高特別是在對涂膜顏色要求很高的涂料中白度一般要求在90%以上

10）易分散這不僅有利于降低涂料生產(chǎn)時研磨分散的能耗和時間更重要的是有利于涂料性能的發(fā)揮因為填料和顏料的分散好壞對涂膜性能（光澤顏色耐久性等）有直接的影響

11）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涂料常用非金屬礦物填料的吸油值如表1.1所示

表1.1涂料常用非金屬礦物填料的吸油值/g/100g

12）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

13）能使涂料具有良好的流變性（流動性流平性懸浮性增稠性等）使涂料在儲存時不沉淀便于施工成膜形成光滑平整的涂膜

14）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也應(yīng)有一定的惰性不與上述成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)

15）具有適宜的比表面積因為它影響著涂料的黏度流變性分散穩(wěn)定性沉降性和吸油量等

16）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

3涂料中常用的填料類型

涂料中常用的填料有碳酸鈣（重鈣輕鈣）重晶石粉（硫酸鋇）滑石粉高嶺土（瓷土地）多孔粉石英（二氧化硅）白碳黑沉淀硫酸鋇云母粉硅灰石膨潤土等

1）碳酸鈣

碳酸鈣是涂料用最主要的填料（體質(zhì)顏料）

涂料用碳酸鈣的分類

按特性分類涂料用碳酸鈣按特性主要分輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣輕質(zhì)碳酸鈣（沉淀碳酸鈣）分普通沉淀碳酸鈣微細(xì)碳酸鈣超細(xì)碳酸鈣活性碳酸鈣重質(zhì)碳酸鈣（天然產(chǎn)品）分重質(zhì)碳酸鈣重質(zhì)微細(xì)碳酸鈣重質(zhì)活性碳酸鈣

按結(jié)晶形態(tài)分類沉淀碳酸鈣改變工藝控制結(jié)晶可以得到立方晶系針狀結(jié)晶紡錘形結(jié)晶鏈狀結(jié)晶等微細(xì)碳酸鈣晶體

按晶體顆粒大小分類沉淀碳酸鈣按晶體大小可以分為微粒碳酸鈣（平均粒徑44～60um）中粒碳酸鈣（平均粒徑15～44um）微細(xì)碳酸鈣（平均粒徑1～15um）超細(xì)碳酸鈣（0.1～1um）超微碳酸鈣（<0.1um）

重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品按粉末細(xì)度粒級分為單飛粉（細(xì)度粒級200目）雙飛粉（細(xì)度粒級325目）和四飛粉（細(xì)度粒級400目）超細(xì)碳酸鈣（細(xì)度粒級1250目）

碳酸鈣在涂料中的應(yīng)用

碳酸鈣是涂料生產(chǎn)中重要的填充劑碳酸鈣在漆膜中起骨架和底材（鋼板木質(zhì)）的填平作用增強(qiáng)漆膜沉積性和滲透性尤其用于金屬防銹底漆中它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另外碳酸鈣的面朝候性好具有耐磨損低電解液含量PH值穩(wěn)定效應(yīng)可提高耐腐蝕性能和涂料的流變性等粗級別碳酸鈣限用于膩子填孔化合物金屬的底漆及其他產(chǎn)物它們需要高顏料量流動性及粗的表面中等粒級的碳酸鈣用在建筑涂料及室內(nèi)無光或半光漆上細(xì)粒級的碳酸鈣主要是沉淀碳酸鈣用于印刷油墨

重鈣可用于各種內(nèi)用外用涂料中最適宜在水性涂料中應(yīng)用由于耐酸性差妨礙了它在外用涂料中的應(yīng)用在一般涂料中重鈣的加入量為10%～35%在各種浮雕化涂料中含量高達(dá)50%

涂料工業(yè)采用重鈣除用于增量外主要用于部分取代鈦白粉（一般為10%～20%量大時為30%）和彩色顏料取代輕鈣和沉淀硫酸鋇防腐蝕以及部分取代防銹顏料

重鈣用于室內(nèi)建筑漆時可單獨(dú)使用或滑石粉并用與滑石粉相比碳酸鈣可降低粉化速率改善淺色漆的保色性和增加抗霉菌性

和重鈣相比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輕鈣可用在需求最大消光效果的地方在半光無光油漆和無光乳膠漆中較普遍將輕鈣和重鈣混合使用

2）滑石粉

滑石粉是溶劑型涂料中一種通用型填料由于更細(xì)粒級別的滑石粉問世使它進(jìn)入了水性系統(tǒng)目前在各種底漆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由于滑石粉質(zhì)地柔軟和磨蝕性低有良好的懸浮性和分散性因而在我國涂料工業(yè)消費(fèi)滑石粉填料的比重較大

片狀結(jié)構(gòu)的滑石粉具有優(yōu)良的涂刷性涂膜的流動性和平滑性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如防儲存時沉降和涂刷時流掛改進(jìn)施工性能等

涂料工業(yè)用滑石粉有許多級別的產(chǎn)品如普通粒度的滑石粉（-325目）微細(xì)級（-20um和-10um）滑石粉超細(xì)微級滑石粉（-5um）化學(xué)預(yù)處理的滑石粉等分別適用于各種特定的用途和目的

較粗粒級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)級滑石粉用在控制半光磁漆的光澤稠度和流掛微細(xì)級和超微細(xì)級滑石粉除了能改進(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

滑石粉的一個缺點是吸油量偏高因此在需要低吸油量的場合它必須與吸油量低的填料和重晶石粉配合另外滑石粉的耐磨性不高在需要高耐磨性的場合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因而對填料明度要求很高的場合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

高嶺土是國外涂料工業(yè)廣泛采用的填料之一以美國用量為最大近年為30萬噸/年左右其中煅燒高嶺土為10萬噸/年以上

常見用于涂料的高嶺土包括超細(xì)高嶺土煅燒高嶺土活性高嶺土（經(jīng)表面改性處理）等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而對漆的光澤遮蓋力儲存穩(wěn)定性影響不大煅燒高嶺土折射率由原來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)表面改性處理過的煅燒高嶺土可克服這些缺點

4）二氧化硅

多孔粉石英（主要成份SiO2）

多孔粉石英屬于一種火山灰沉積巖該產(chǎn)品自然粒徑細(xì)（0.5μm左右）顆粒分布均勻比表面積大（8.3m2/g）外形結(jié)構(gòu)近似球型無棱角狀以電子顯微鏡圖象看其表面全是納米級的介孔平均孔徑約為8.8nm（納米）

多孔粉石英表面含有一定數(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

多孔粉石英中含有Zro2二氧化鋯性質(zhì)穩(wěn)定硬度高加上多孔粉石英的多孔結(jié)構(gòu)使得涂料有較好的硬度表現(xiàn)和抗沖擊的性能

多孔粉石英屬于二氧化硅體系一種使用的安全性被認(rèn)可已廣泛用于粉末涂料建筑外墻涂料厚質(zhì)拉毛涂料防火涂料防水涂料環(huán)保涂料防腐涂料等廉價的多孔粉石英可以降低粉末涂料的成本同時替代硫酸鋇以減少產(chǎn)品中可溶性鋇的含量達(dá)到環(huán)保要求

天然多孔粉石英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

天然多孔粉石英由于它是多孔高孔隙率的結(jié)構(gòu)具有各種不同的粒子形狀和結(jié)構(gòu)特征再加有有極好的吸油量（19～25g/100g）,不規(guī)則的結(jié)構(gòu)和吸油量的結(jié)合產(chǎn)生非常好的消光效果高的增稠能力和好的顏料懸浮性涂料中用它作為消光劑主要用于平光乳膠漆和清漆底漆及某些混凝土涂料中它還在涂料中作增加遮蓋性顏料遮蓋力的填料

白炭黑（或稱輕質(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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)品稱重晶石粉合成產(chǎn)品稱沉淀硫酸鋇

硫酸鋇外觀為致密的白色粉末是惰性物質(zhì)密度為4.5g/cm3,在體質(zhì)顏料中最重化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定幾乎不溶于水乙醇和酸在熱硫酸中能溶耐堿耐光雜質(zhì)含量少的呈玻璃光澤解理面呈珍珠光澤重晶石粉的吸油量極低（6g/100g）沉淀硫酸鋇擁有優(yōu)越的顏色及細(xì)的粒子

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

硅灰石主要成分為偏硅酸鈣（CaSiO3）,具有似針狀結(jié)構(gòu)且有好的亮度折射率（1.62）和相對低的吸油量（20～26g/100g）

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使白漆保持長久明亮的色調(diào)

針狀結(jié)構(gòu)的硅灰石（長徑比為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有時在增強(qiáng)性涂料中代替有害的石棉涂料中一般多用較細(xì)粒級（如325目）和微細(xì)級（10um）硅灰石粉因為有利于涂料遮蓋力的發(fā)揮可用于油性建筑涂料吸聲（隔聲）涂料路標(biāo)漆聚乙酸乙烯乳膠漆等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）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

8）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它的良好導(dǎo)電性和黑顏色使它可用于電子計算機(jī)電屏蔽涂料中這種涂料可含高達(dá)75%的石墨另一種用途是防靜電地板涂料它可用于耐熱涂料底漆封閉涂料以及耐水涂料由于耐光性好可用于汽車油漆中作為一種效應(yīng)顏料