《超细重钙在涂料工业中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超细重钙在涂料工业中的应用（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、超细重钙在涂料工业中的应用刘伯元(冶金部华东地勘查矿研所230022) 刘俭朴(扬州群鑫粉体公司) 徐金山(扬州群 鑫粉体公司) 陈浩怠(浙江长兴硅灰石公司) 候中田(郑州富炜新型材料公司) 摘要：非金属矿物在涂料工业中占据重要地位，随着环保的要求，降低有机物的挥发问题将愈加重 要。人们十分关注以下几类非金属矿物：重钙、轻钙、滑石、重晶石、硅灰石和霞石正长岩在涂料工 业中替代技术的作用。本文通过超细重钙在涂料中应用试验，说明超细重钙将在涂料工业中发挥重大 作用。 关键词：非金属矿物超细重钙涂料 1、涂料工业的发展与趋向11涂料工业的发展【1 涂料通常由粘合剂(聚脂类)、固体颜料、溶剂、补充料、
2、干燥剂和其它 添加剂组成。由于溶剂 的挥发，涂料便在物体的表面形成一层膜【刮化。涂料产品的主要类型有水基、有机溶剂基、高固涂料、 粉末涂料和辐射涂料。 经过几十年技术进步，生产涂料已成为一种相对成熟的工艺。但是由于人们对有机挥发物的特别 关注，生产技术仍在不断改进。表l和表2是德国和美国涂料产量及分类。由此可见一斑。表1 德国涂料产量与工艺(万吨) 】990年 1996短 水基涂料 5448 9627 有机溶剂涂料 57 225597 高固涂料 06931 3 粉末涂料 375533 分散涂料 290 320 电脉涂料 S 62620 其它涂料 309 820总计1271517829表2199
3、6年美国各类涂料用量比例 序号名称所占比例()l建筑涂料 502机械制造有机涂料(用在产品制造及加工过程中)343特种涂料(船舶、自动化、交通和公路)16121经营全球化 90年代“涂料已经发展成全球性的产品”， “涂料工业已经成为国际性产业”。具体表现在： 在世界上凡有工业的城市，地区和国家就有涂料的生产凡有人生活的地方，就有涂料产品。 技术上相互引进，如美国格里登公司利用英国PLC公司的内膜涂装技术英国ICI公司与Dup ont公司共同在欧洲建立专业汽车涂料企业。英国Erode公司购买新西兰粉末涂料生产厂等，涂料生 产技术在全世界互相流通，互相渗透。 经济上相互渗透。 各大公司互相兼并，加
4、速发展。 产品互通有无。 122规模大型化 自80年代以来，国际上涂料工业企业数目减少，生产规模越来越大。表3为 世界上十大涂料企 业，总产量达687万吨，占世界的13一42表3世界十大涂料公司序号 罾家名称销售额(亿美元) 销售量l荷兰 阿克苏诺贝尔(Akzo Nobel) 28 12172英国 帝国化学公司(ICI)26 113，O3美国舍温威廉斯 18 7834美国玻璃工业公司(PPG)16 6965日本关西涂料 156526德国巴斯夫(BASF)135657日本日本涂料 135658英国考陶尔兹 ll4759美国杜邦(Dupont)ll47510美国瓦尔斯帕 7304 合计 158 6
5、87全世界 55m650 2200 123产品功能化 涂料产品的功能作用是不断发展的。初期的涂料仅仅是美化，装饰。以后人们 认识到还有保护作 用，防止大自然的侵蚀。现在对涂料提出越来越多的功能要求，从防腐、防水、绝缘、耐高温、耐腐 到防雷、防虫、防蝇、防静电、导电、防污、抗石击、现在又提出隔音、吸臭；香味、示温、不粘、 变色、控温、迷彩、萤光、防鼠、防幅射等举不胜举的功能作用。1 24品种多元化，质量多元化 现在国际上涂料品种成千上万，我国就有2000多种从形态上讲， 有固态、液态和气态(喷雾)。 从消费层次和应用的不同需求，可以把同一种产品生产出高档， 中档和低档产品，以便针对不 同需求的市
6、场要求。12 5生产专业化 现在国际上的涂料生产，不再追求大而全。从材料到半成品从催干剂到产成品。往往是针对 某工序进行专业化生产。如树脂，油脂，催干剂、活性溶剂、稀释剂、色漆等分设工厂，专业生产。 二是产品专业化，某一个公司只生产某些性能涂料产品，如日本关匿，擅长船舶、汽车漆，英国IP公 司专营海事、船舶涂料、挪威乔顿(Jotun)专营粉末，德国拜耳(bayer)的聚氨脂涂料等。 13涂料工业面临的挑战 涂料工业面临最严峻的挑战来自本世纪八十和九十年代。出自于 对人类生存环境日益恶化这一 现实。人们的环保意识日益加强，对那些能造成破坏生态、污染环境损害人体健康的工业产品提出禁 止使用的呼声也
7、越来越高。涂料工业中那些能污染环境、对人体有害的挥发性有机物的挥发问题臼益 受到人们重视。现已查明，涂料工业中有机物的挥发问题主要是释放甲醛、苯、二甲苯和芳烃化合物， 其它还有重金属盐类。这些物质，现代医学已经确认是对人体有害的，且是能致癌的。因而环保的要 求正推动涂料工业减少使用挥发性溶剂，大力强调使用水基涂料取代有机溶剂涂料。这些有机溶剂涂 料的替代技术正在发展，构成未来代新的涂料技术，其中非金属矿物填料将成为这种新技术所采用 的重要填料。而以聚醋酸乙烯乳液类和丙烯酸酯乳液类涂料(高、中、档)以及聚乙烯醇类涂料(低 档)为代表的水基涂料作为建筑涂料正在以迅猛的速度发展，在中国它已占涂料总量
8、的24。 2、涂料工业中的矿物填料 21矿物填料的作用01 非金属矿物在涂料工业中主要作为填料使用，其目的有： 降低涂料成本。 增加乳胶漆的稠度，提高颜料在漆中悬浮性。 涂料要形成膜(或称漆膜或涂膜)而膜的质量关系到涂料的质量，在涂料中加入非金属矿 填料可以增加漆膜抗抛光性，提高漆膜的耐久性，耐粉化和耐擦洗性、耐温性，改善漆膜乍千时起自 霜，提高漆膜整体性和屏蔽，从而对于漆膜的遮盖力起“增量”作用，达到可适当降低昂贵的颜料的 用量。还可以有助于漳膜沾染的清洗。22对矿物填料的一般要求41 白度要高，特别在对滁膜颜色要求很高的涂料中，白度一般要求在90以上。 填料质地要柔软，易分散。这不仅有利于
9、涂料生产过程中降低研磨分散过程的能耗和时问，一43更重要的是有利于涂料性能的发挥，因为填科和颜料分散好坏，对涂膜性能(光泽、颜色、耐久性) 有宣接的影响。 吸油量要尽可能降低，因为只有较低的吸油量才能提高涂料的临界颜料体积浓度(cPvc)， 从而节约更多的树腊基料。多用廉价的矿物填料，才能适应符合环保要求的现代高固涂料的要求。才 能制备出含量更高的预分数填料浆，才能与吸油量日趋降低的颜料(特别是钛白粉)相配套常用矿 物填料吸油量见表4填料 吸油量 填料 吸油量 填料 吸油量 重晶石粉 8一15高岭土 3060 云母粉 4590 重钙10一22 纤维状滑石 3742石英粉 1425 白云石 10
10、22含碳酸钙滑石 3942硅藻土 60一100 轻钙2045片状滑石 3572 能够使涂料具有很好的流变性(流动性、粘度、流平性、悬浮性、增稠性等)，以使涂料在 储存时不沉降，便于施工成膜，形成光滑平整的涂膜。应当与涂料中的基料、颜料和其它添加剂有良好的相容性，但应有一定的惰性。不会与上述 成分产生化学反应。要具有适当的比表面积，因为它会影响着涂料的粘度、流动性、分散稳定性、沉降性和吸油 量等技术指标 要有合适的晶型，如球型、片形、针型等，不同的晶型才能发挥出不同的效果。 应当确定不同的粒度和粒度分布，粒度粗细不同的填料有不同的用处。对于分布宽和分布窄 的粒度分布也有不同的用途。现代涂料要求超
11、细粒子的矿物填料，因为只有超细矿物填料粒子才能发 挥它在涂膜中的空间位隔作用，使涂膜中的颜料粒子均匀分布，从而最大限度的发挥颜料的遮盖(如 钛白粉)，着色(如彩色颜料)和防锈(如防锈颜料)的潜力，起到部分替代颜料作用。23涂料中矿物 231白色颜料 现在二氧化钛(Ti02)是涂料工业的主要白色矿物颜料。金红石型矿物般比 锐钛矿好，它的 遮盖能力比锐钛矿高出45。目前我们开发的超细钛白粉，效果比普通钛白粉好。白色是最流行的颜 色，约占整个建筑涂料市场的一半。钛自粉价格上升会使涂料厂家压力增大，而同时币O，补充剂的应 用会大大提高。 232有色颜料 无机有色颜科是有机颜料的有力竞争者，有色颜料的选
12、择最终由颜色要求决定， 但也要考虑光 泽、耐久、耐热和耐溶剂能力，毒性要求和成本无机颜料是非常有前途的。233填料和补充剂 在涂料工业中，填料和补充剂是用量最大的成份，是用来增加涂料固体成分，降低成本的一种 手段然而现在补充剂的适用范围很广，正确选用补充剂会影响涂料许多方面的性质，包括光泽、遮 盖力、流动和均化、耐久、涂膜厚度、渗透和流变性。 填料是液态涂料的技术术语，它起占据空间和降低成本的作用。功能填料可以改善和提高涂料 的功能特征。补充剂因具有补充TiO：的能力而得名实际上许多矿物既可起填料叉可起补充剂的作用 现代涂料工业中，补充剂一词一般用来表示所阐述的所有矿物。补充剂用途很广，主要应
13、用范围是：作为灰泥、填充混合物，底面或下层涂料(底漆)的填料 或辅料。作为结构涂料的表面改性剂。补充剂通常由几种不同性质的矿物组成。 涂料的用途通常决定其中的补充剂的类型和用量Kraft化学公司StantanLewis说：“建筑涂料 中，因质量要求较低，补充剂用量可尽量增大。工业涂料中补充剂相对较少，并要选用更高质量的产 品”。水基内墙涂料可含太比例的补充剂。上述CPVC(颜料体积浓度)墙体涂料质量较低，是一种 缺少粘结剂产生多孔膜的涂料多孔膜不能洗刷，抗应力较差。高光泽建筑涂料中通常只含少量的补 充剂 以滑石矿物为例，WMC Weetmin滑石公司销售部付经理Bianea Weiszig说：
14、“跟踪发展趋势， 在粘含剂开发方面尤为重要通过同粘合剂厂家合作开发实用技术中最有价值的进步是能够将矿物 加到涂料配置器中”。现在国际市场上出现了专门生产供水基和高固涂料使用的滑石产品。这就是技 术进步带来的丰硕成果 234抗腐颜料和补充剂一44原先大多数有效抗腐颜料都以铬盐和铅盐为基础。现在这两种盐会产生有毒的地下污染丽受到 环保的关注因而导致其他无污染的颜料产生或用其他技术工艺取代传统底漆。 值得重视的是由于云母氧化铁(M10)的抗腐特性，其在涂料工业中的用量正在剧增。澳大利 亚lmdex矿物公司经理Tony Boucher说：“我们相信只要扩大MIO珍奇特性的应用，MIO在面漆工 业市场中
15、发展潜力很大。MIO加入高品质工业涂料中，可产生优照的抗腐能力。” 工业用防腐涂层常用含锌底漆，MIO中层漆和少量维持高光泽要求的环氧涂料和能够产生金属 效应的MIO精制涂料构成。MIO抗腐能力比云母好得多，但在美国市场上其价格是云母的2倍。 抗腐涂料中强调的补充剂特征包括低化学反应、亲水、低吸油量。抗腐涂料主要补充剂是滑石和重 晶石。滑石是一种减少漆膜透水性的重要矿物。而重晶石除吸油量最低外还可以提高涂料耐气侯和耐 酸、碱能力。 硅灰石用来增加涂料抗张能力和减少裂纹。特别是经过硅烷偶联剂处理过的硅灰石(NYCO矿物) 还有一个重要特征是防腐。例如硅灰石可作“抗腐剂”部分替代昂贵的锌磷酸盐抗腐颜料用于水基环 氧金属底漆之中。 3、各种涂料与矿物现在将各种涂料和它们使用的矿物作一详细的阐述。 31水基涂料 311水基涂料 涂料中晟重要的涂料种类是水基涂料，其溶剂主要是水。在欧洲约50的涂料 是水基涂料，到2002年可慢慢增加到53，在德国54的涂料是水基涂料。欧洲市场上69的装饰涂料是水基涂料。 在美国水基涂料占建筑涂料总量的80。IcI公司装饰涂料部发言人说：“公司补充剂的用量不会因 减少有机溶剂在涂料中的用量而受到较大的影响，因为绝大部分装饰涂料是水基墙面涂料”。 许多水基涂料系列的缺点己被克服，它们的用途正在不断扩大。虽然统计资料显示它们主要用 作建筑装饰和民用涂料，但是现在
