根据乳胶漆生产中使用填料的现状 , 就如何正确、合理地选用填料作一简要探讨。
1 乳胶漆常用的填料及其特性
乳胶漆中可使用的填料品种很多 , 常用的品种有重质碳酸钙、轻质碳酸钙、滑石粉、硅灰石粉、绢云母粉 ( 云母粉 ) 、沉淀硫酸钡、膨润土、灰钙粉、超细硅酸铝、石英粉等。
1. 1 碳酸钙
碳酸钙有天然和合成的两种 , 前者为重质碳酸钙 ( 简称重钙 ), 后者为轻质碳酸钙 ( 简称轻钙 ) 。重钙又称大白粉、双飞粉、方解石等 , 不溶于水、易溶于酸、密度大、易沉淀 , 产品成本低 , 同时在乳胶体系中使用可以改善保色性 , 具有少许干遮盖力 , 易起白霜。轻钙是石灰石经高温煅烧后配成的石灰乳 , 再融入 CO 2 气体并沉淀干燥而得。其特点是密度小、颗粒细 , 在乳胶漆中可改善保色性、悬浮性好 , 具有少许干遮盖力 , 其缺点是易起白霜。
1. 2 滑石粉
滑石粉是一种含水硅酸镁盐的无机盐 , 利用天然滑石矿粉碎制得 , 滑石粉属六方菱形板状晶体片状结构 , 有滑腻感 , 用于乳胶漆中可改善涂料的施工性、流平性 , 缺点是易粉化。
1. 3 硅灰石粉
硅灰石粉的主要成分为 CaSiO 3 , 产品呈针状、棒 状或折射状纤维结构。用于乳胶漆中可使白色涂料 具有明亮的色调并具有部分干遮盖力 , 同时有助于提高漆膜的耐磨性和耐久性 , 增强漆膜的硬度。
1. 4 煅烧高岭土
高岭土是以高岭石为主要成分的黏土 , 其主要成分为 :AL 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O , 质软 , 易分散于水中 , 煅烧 高岭土是近几年出现的功能填料之一 , 其特点是白度高 , 分散性好 , 遮盖力强 , 配合二氧化钛的使用能提高 涂料的综合效果。
1. 5 绢云母粉
绢云母粉是一种细粒的白云母 , 属层状结构的硅酸盐 , 晶体为鳞片状。富弹性、可弯曲、耐酸、耐碱、化学稳定性好。在乳胶漆中使用可大幅度提高漆膜的耐候性 , 并能阻止水汽穿透、防止龟裂、延迟粉化等 ,是近几年来应用的重要功能填料。随着我国非金属材料加工技术和应用技术的提高 , 目前已有许多填料问世 , 合理应用各种填料可改善涂料性能。以下对几种常用填料性能及其在涂料中作用作一简要对比。
2 乳胶漆中填料的选择
在乳胶漆中合理选择填料的品种及规格可大幅度地提高涂料的质量 , 如果选择不当则会带来不必要 的麻烦。
2. 1 根据涂料的应用范围选择不同品种乳胶漆分为内墙涂料、外墙涂料 , 一般在外墙涂料中选择耐候性好、不易粉化的填料 , 建议使用绢云母、硫酸钡、硅灰石、煅烧高岭土等 , 一般不用轻钙 ; 内墙涂料中建议使用重钙、轻钙、滑石粉、高岭土等白度较高的产品 , 同时使用超细粉体。表 1 为几种常规填料的产品性能比较。
2. 2 根据使用填料的品种选择不同细度重钙、硫酸钡、滑石粉、煅烧高岭土等填料在涂料中使用 , 一方面起到体质填充的作用 , 另一方面具有一定的干遮盖力 , 一般建议使用超细产品 , 因为填料对二氧化钛的遮盖力有协同作用 , 当粉体粒径达到微细化级 , 基本上与所配套应用的二氧化钛颜料的粒径接近时 , 可提高二氧化钛的遮盖效果 , 同时提高漆膜的强度和耐水性能。使用硅灰石、绢云母是为了提高漆膜强度、耐候性、耐水性等 , 一般建议使用 800 目左右的产品 , 如考虑漆膜效果时 , 可采用 1 250 目左右的产品 ,2 000 目以上的产品一般不建议使用。
2. 3 根据 CPVC 浓度要求选择不同的填料
临界颜料体积浓度 (CPVC) , 是指基料正好覆盖颜料粒子表面 , 并充满颜料粒子堆积空间时的颜料体积浓度 , 填料的细度越高 , 其比表面积越大、吸油值越高 ,CPVC 就会越小。通常乳胶漆配方的 PVC 一般不超过 CPVC , 否则将影响漆膜的许多物性 , 随着乳胶漆市场竞争的日趋激烈 , 为了降低成本 , 增强竞争优势 , 研制高 PVC 乳胶漆已成为各乳胶漆厂重要的研究课题。两个 PVC 值相同的乳胶漆配方 , 因使用原料及比例的不同 , 产品的 CPVC 值并不相同。因此 , 要使乳胶漆具有高的 PVC 值 , 其质量又能符合国家标准 , 关键在于使乳胶漆具有高的 CPVC , 从而最大限度地缩小其 PVC 与 CPVC 值间的差距。在设计涂料配方时 , 高性能的乳胶漆采用超细填料 , 低档乳胶漆选择粒度相对粗、吸油值低的填料 , 如重钙、重晶石等。
3 填料的指标控制
填料品种、规格很多 , 比较混乱 , 选择优质稳定的产品才能保证乳胶涂料的质量。乳胶漆使用填料应考虑的指标为 : 产品纯度、白度、粒度、 325 目筛余物、 pH 值、吸油量。纯度是产品最重要的指标之一 , 功能填料尤为重要。优质滑石粉可改善乳胶漆的施工性能、流平性 ; 高纯硅灰石可大大提高漆膜的强度 ; 片状绢云母在涂膜中层层叠加 , 提高漆膜的强度、耐水性 , 同时具有独特的紫外屏蔽功能 , 提高涂料的耐候性能等。对滑石粉、硅灰石填料以 SiO 2 指标来核定 ,SiO 2 含量越高产品越纯 ; 对绢云母、高岭土等硅酸铝盐填料 , 以 SiO 2 、 Al 2 O 3 指标来控制 ; 对碳酸钙以 CaCO 3 含量核定。白度是客户选择填料的依据之一 , 对重钙、轻钙、高岭土等利用干遮盖力效果的填料尤为重要 ; 同时要考虑填料的色相 , 以青色相最佳。市场上一般以目数来核定粒度 , 此种方法并不很科学 , 同时有厂家以低目数充高目数产品 , 一般建议客户在选择原材料产品时要求提供粒度分布图 , 以中位粒径来核定更有价值。
对功能填料的选择还必须了解产品的生产工艺 , 如用煤烧、电烧工艺所生产的高岭土产品性能差异很大 , 采用干法、湿法工艺所生产的绢云母粉产品性能差异也很大。客户在选择填料时 , 一定要加强指标控制对生产厂家的了解 , 控制原料的批次稳定性 , 同时建议不随意更换使用的产品规格及生产厂家。
4 乳胶漆用填料的功能化
随着乳胶漆研发水平的不断提高 , 消费者对产品功能的要求更高 , 乳胶漆的高性能、多功能化 , 已成为涂料行业的发展趋势。如内墙乳胶漆环保无毒、抗菌防霉性 ; 外墙涂料的耐老化性、自清洁功能等。传统的填料在涂层中起到骨架结构的作用 , 对改善涂料的功能作用不大。近几年来 , 国内外的部分乳胶漆厂家已开始着手研究某些功能填料来改善或赋予涂料新的功能 , 并取得了一定的成果。功能性填料因其化学组成、晶体结构的差异 , 其加工技术和应用技术有所不同 , 通过加工技术的提高 , 填料的特性改善或赋予乳胶漆新的功能。主要代表有片状的绢云母粉对涂膜耐候性的贡献 ; 吸附类填料提高涂料的贮存稳定性 ; 纳米填料对涂料的抗菌、耐候等特性的提高以及一些新型功能填料的广泛应用等。片状的绢云母粉具有晶体偏光效应及层间结晶水的光干涉效应 , 对紫外线有强烈的吸收、屏蔽作用 , 产品在乳胶漆中 , 除了改善涂层的机械性能 , 又能提高涂料的耐老化、抗紫外性能 , 防止龟裂 , 延迟粉化 , 同时可保持涂料颜色长久不褪色。纳米填料一般采用合成加工制备 , 或将具有纳米结构的非金属粉体化加工 , 如纳米碳酸钙、纳米 ZnO 等 , 在涂料体系中应用 , 使涂料具有抗菌、防霉作用的同时会提高涂膜的耐候性能 , 大大提高涂料的综合品质。
5 结 语
乳胶漆产品发展迅速 , 但竞争也日益激烈 , 如何在市场中立于不败之地 , 质量、成本为一永恒的主题。涂料的成本、质量与原材料的选择息息相关 , 不能仅注重乳液、钛白粉、助剂 , 同时也要加强填料的选择和控制。填料占乳胶漆成分的 20 % ～ 40 %, 优质、稳定的填料是生产优质产品的保证 , 随着涂料技术研究的继续深入 , 必将会有更多新型的功能材料应用于涂料体系中。
