硫酸鋇在乳膠漆用填料的選擇與應用

由于乳膠漆具有氣味小、施工方便、干燥迅速、安全環保等特點而得到了迅猛的發展。隨著乳膠漆技術研究的逐步深入 , 國內在乳液、助劑、顏料方面的技術日趨成熟。但對填料的選擇并不十分考究 , 研究相對較少 , 同時由于國內部分中小涂料企業的生產技術力量相對薄弱 , 對填料使用技術的認識不足 , 使得很多企業選擇了優質的乳液、助劑卻不能生產出優質的乳膠漆。

根據乳膠漆生產中使用填料的現狀 , 就如何正確、合理地選用填料作一簡要探討。

一、乳膠漆常用的填料及其特性

乳膠漆中可使用的填料品種很多 , 常用的品種有重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣、滑石粉、硅灰石粉、絹云母粉 ( 云母粉 ) 、沉淀硫酸鋇、膨潤土、灰鈣粉、超細硅酸鋁、石英粉等。

1. 1 　碳酸鈣

碳酸鈣有天然和合成的兩種 , 前者為重質碳酸鈣 ( 簡稱重鈣 ), 后者為輕質碳酸鈣 ( 簡稱輕鈣 ) 。重鈣又稱大白粉、雙飛粉、方解石等 , 不溶于水、易溶于酸、密度大、易沉淀 , 產品成本低 , 同時在乳膠體系中使用可以改善保色性 , 具有少許干遮蓋力 , 易起白霜。輕鈣是石灰石經高溫煅燒后配成的石灰乳 , 再融入 CO 2 氣體并沉淀干燥而得。其特點是密度小、顆粒細 , 在乳膠漆中可改善保色性、懸浮性好 , 具有少許干遮蓋力 , 其缺點是易起白霜。

1. 2 　滑石粉

滑石粉是一種含水硅酸鎂鹽的無機鹽 , 利用天然滑石礦粉碎制得 , 滑石粉屬六方菱形板狀晶體片狀結構 , 有滑膩感 , 用于乳膠漆中可改善涂料的施工性、流平性 , 缺點是易粉化。

1. 3 　硅灰石粉

硅灰石粉的主要成分為 CaSiO 3 , 產品呈針狀、棒 狀或折射狀纖維結構。用于乳膠漆中可使白色涂料 具有明亮的色調并具有部分干遮蓋力 , 同時有助于提高漆膜的耐磨性和耐久性 , 增強漆膜的硬度。

1. 4 　煅燒高嶺土

高嶺土是以高嶺石為主要成分的黏土 , 其主要成分為 :AL 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O , 質軟 , 易分散于水中 , 煅燒 高嶺土是近幾年出現的功能填料之一 , 其特點是白度高 , 分散性好 , 遮蓋力強 , 配合二氧化鈦的使用能提高 涂料的綜合效果。

1. 5 　絹云母粉

絹云母粉是一種細粒的白云母 , 屬層狀結構的硅酸鹽 , 晶體為鱗片狀。富彈性、可彎曲、耐酸、耐堿、化學穩定性好。在乳膠漆中使用可大幅度提高漆膜的耐候性 , 并能阻止水汽穿透、防止龜裂、延遲粉化等 ,是近幾年來應用的重要功能填料。隨著我國非金屬材料加工技術和應用技術的提高 , 目前已有許多填料問世 , 合理應用各種填料可改善涂料性能。以下對幾種常用填料性能及其在涂料中作用作一簡要對比。

1. 6 　硫酸鋇

硫酸鋇優于其它大多數填充劑,特別于耐化學性涂裝中。其惰性,不溶于水,酸,堿與有機中介。極佳的光澤性與顆粒的精細度使得面漆于長期暴露中可得到保護。 硫酸鋇推薦用于面漆, 其可增加表面硬度,顏色穩定性 乳膠漆 由于重量原因, 硫酸鋇僅能用于乳膠漆,主要用于高光度與綢紋漆,并有”耐酸” 乳膠漆之稱。 甚至于暴露時亦有耐酸性能。 硫酸鋇的易分散性,保旋光性與易留動性可增加其化學性能。 硫酸鋇能用于高光漆與乳膠漆 印刷油墨 低磨損性,高光澤度與顏色的穩定性,低凝聚性,并結合其易流動性使得硫酸鋇 適用于高質量之印刷油墨, 硫酸鋇推薦用于高旋光性油墨 木制品與油漆 硫酸鋇具有低凝聚性,光分散性低及顆粒精細等特點,特別適用于顏料面漆,清漆,噴漆等。

二、乳膠漆中填料的選擇

在乳膠漆中合理選擇填料的品種及規格可大幅度地提高涂料的質量 , 如果選擇不當則會帶來不必要 的麻煩。

2. 1 　根據涂料的應用范圍選擇不同品種乳膠漆分為內墻涂料、外墻涂料 , 一般在外墻涂料中選擇耐候性好、不易粉化的填料 , 建議使用絹云母、硫酸鋇、硅灰石、煅燒高嶺土等 , 一般不用輕鈣 ; 內墻涂料中建議使用重鈣、輕鈣、滑石粉、高嶺土等白度較高的產品 , 同時使用超細粉體。表 1 為幾種常規填料的產品性能比較。

2. 2 　根據使用填料的品種選擇不同細度重鈣、硫酸鋇、滑石粉、煅燒高嶺土等填料在涂料中使用 , 一方面起到體質填充的作用 , 另一方面具有一定的干遮蓋力 , 一般建議使用超細產品 , 因為填料對二氧化鈦的遮蓋力有協同作用 , 當粉體粒徑達到微細化級 , 基本上與所配套應用的二氧化鈦顏料的粒徑接近時 , 可提高二氧化鈦的遮蓋效果 , 同時提高漆膜的強度和耐水性能。使用硅灰石、絹云母是為了提高漆膜強度、耐候性、耐水性等 , 一般建議使用 800 目左右的產品 , 如考慮漆膜效果時 , 可采用 1 250 目左右的產品 ,2 000 目以上的產品一般不建議使用。

2. 3 　根據 CPVC 濃度要求選擇不同的填料

臨界顏料體積濃度 (CPVC) , 是指基料正好覆蓋顏料粒子表面 , 并充滿顏料粒子堆積空間時的顏料體積濃度 , 填料的細度越高 , 其比表面積越大、吸油值越高 ,CPVC 就會越小。通常乳膠漆配方的 PVC 一般不超過 CPVC , 否則將影響漆膜的許多物性 , 隨著乳膠漆市場競爭的日趨激烈 , 為了降低成本 , 增強競爭優勢 , 研制高 PVC 乳膠漆已成為各乳膠漆廠重要的研究課題。兩個 PVC 值相同的乳膠漆配方 , 因使用原料及比例的不同 , 產品的 CPVC 值并不相同。因此 , 要使乳膠漆具有高的 PVC 值 , 其質量又能符合國家標準 , 關鍵在于使乳膠漆具有高的 CPVC , 從而最大限度地縮小其 PVC 與 CPVC 值間的差距。在設計涂料配方時 , 高性能的乳膠漆采用超細填料 , 低檔乳膠漆選擇粒度相對粗、吸油值低的填料 , 如重鈣、重晶石等。

三、填料的指標控制

填料品種、規格很多 , 比較混亂 , 選擇優質穩定的產品才能保證乳膠涂料的質量。乳膠漆使用填料應考慮的指標為 : 產品純度、白度、粒度、 325 目篩余物、 pH 值、吸油量。純度是產品最重要的指標之一 , 功能填料尤為重要。優質滑石粉可改善乳膠漆的施工性能、流平性 ; 高純硅灰石可大大提高漆膜的強度 ; 片狀絹云母在涂膜中層層疊加 , 提高漆膜的強度、耐水性 , 同時具有獨特的紫外屏蔽功能 , 提高涂料的耐候性能等。對滑石粉、硅灰石填料以 SiO 2 指標來核定 ,SiO 2 含量越高產品越純 ; 對絹云母、高嶺土等硅酸鋁鹽填料 , 以 SiO 2 、 Al 2 O 3 指標來控制 ; 對碳酸鈣以 CaCO 3 含量核定。白度是客戶選擇填料的依據之一 , 對重鈣、輕鈣、高嶺土等利用干遮蓋力效果的填料尤為重要 ; 同時要考慮填料的色相 , 以青色相最佳。市場上一般以目數來核定粒度 , 此種方法并不很科學 , 同時有廠家以低目數充高目數產品 , 一般建議客戶在選擇原材料產品時要求提供粒度分布圖 , 以中位粒徑來核定更有價值。

對功能填料的選擇還必須了解產品的生產工藝 , 如用煤燒、電燒工藝所生產的高嶺土產品性能差異很大 , 采用干法、濕法工藝所生產的絹云母粉產品性能差異也很大?？蛻粼谶x擇填料時 , 一定要加強指標控制對生產廠家的了解 , 控制原料的批次穩定性 , 同時建議不隨意更換使用的產品規格及生產廠家。

四、乳膠漆用填料的功能化

隨著乳膠漆研發水平的不斷提高 , 消費者對產品功能的要求更高 , 乳膠漆的高性能、多功能化 , 已成為涂料行業的發展趨勢。如內墻乳膠漆環保無毒、抗菌防霉性 ; 外墻涂料的耐老化性、自清潔功能等。傳統的填料在涂層中起到骨架結構的作用 , 對改善涂料的功能作用不大。近幾年來 , 國內外的部分乳膠漆廠家已開始著手研究某些功能填料來改善或賦予涂料新的功能 , 并取得了一定的成果。功能性填料因其化學組成、晶體結構的差異 , 其加工技術和應用技術有所不同 , 通過加工技術的提高 , 填料的特性改善或賦予乳膠漆新的功能。主要代表有片狀的絹云母粉對涂膜耐候性的貢獻 ; 吸附類填料提高涂料的貯存穩定性 ; 納米填料對涂料的抗菌、耐候等特性的提高以及一些新型功能填料的廣泛應用等。片狀的絹云母粉具有晶體偏光效應及層間結晶水的光干涉效應 , 對紫外線有強烈的吸收、屏蔽作用 , 產品在乳膠漆中 , 除了改善涂層的機械性能 , 又能提高涂料的耐老化、抗紫外性能 , 防止龜裂 , 延遲粉化 , 同時可保持涂料顏色長久不褪色。納米填料一般采用合成加工制備 , 或將具有納米結構的非金屬粉體化加工 , 如納米碳酸鈣、納米 ZnO 等 , 在涂料體系中應用 , 使涂料具有抗菌、防霉作用的同時會提高涂膜的耐候性能 , 大大提高涂料的綜合品質。

五、結　語

乳膠漆產品發展迅速 , 但競爭也日益激烈 , 如何在市場中立于不敗之地 , 質量、成本為一永恒的主題。涂料的成本、質量與原材料的選擇息息相關 , 不能僅注重乳液、鈦白粉、助劑 , 同時也要加強填料的選擇和控制。填料占乳膠漆成分的 20 % ～ 40 %, 優質、穩定的填料是生產優質產品的保證 , 隨著涂料技術研究的繼續深入 , 必將會有更多新型的功能材料應用于涂料體系中。