涂料是非金屬礦粉體重要的下游應用領域，而中國是全球最大的涂料生產(chǎn)國，2017年涂料產(chǎn)量達到了2041萬噸。隨著涂料行業(yè)的快速發(fā)展，其對非金屬礦粉體的需求量越來越大，質(zhì)量要求也越來越嚴格和多樣化。

　　今天，粉體技術網(wǎng)就來與大家分享一下，涂料中常用非金屬粉體的特性和功能，以期對非金屬礦加工企業(yè)開拓涂料行業(yè)用戶有所幫助。

　　一、非金屬礦粉體在涂料起什么作用？

　　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)改善漆膜的機械強度，如提高耐磨性和耐久性；

　　4)調(diào)節(jié)涂料的光學性能，改變涂膜的外觀，如消光等；

　　5)成膜物質(zhì)發(fā)生化學反應，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)對涂膜的化學性能起輔助作用，如增強防銹、抗?jié)瘛⒆枞夹缘取?/p>

　　二、涂料對非金屬礦粉體有什么要求？

　　涂料中常用的非金屬礦粉體有碳酸鈣、重晶石粉(硫酸鋇)、滑石粉、高嶺土、石英粉、白炭黑、云母粉、硅灰石、膨潤土、凹凸棒石、沸石等。

　　(1)碳酸鈣

　　碳酸鈣是涂料生產(chǎn)的重要填充劑，在漆膜中起骨架和底材(鋼板、木質(zhì))的填平作用，可增強漆膜沉積性和滲透性。尤其用于金屬防銹底漆中，碳酸鈣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。

　　按類型：重質(zhì)碳酸鈣主要用于各種內(nèi)用、外用涂料中，可降低粉化速率，改善淺色漆的保色性和增加抗霉菌性。除用于增量外，主要用于部分取代鈦白粉(一般為10%-20%，量大時為30%)和彩色顏料。

　　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，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。

　　按粒級：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；細粒級的碳酸鈣主要是沉淀碳酸鈣，用于印刷油墨。

　　具體指標要求：

　　▼《HG/T2226-2010 普通工業(yè)沉淀碳酸鈣》涂料用輕質(zhì)碳酸鈣指標要求

　　▼《HG/T3249.2-2013 涂料工業(yè)用重質(zhì)碳酸鈣》普通涂料工業(yè)用重質(zhì)碳酸鈣指標要求

　　▼《HG/T3249.2-2013 涂料工業(yè)用重質(zhì)碳酸鈣》經(jīng)表面處理制得的涂料工業(yè)用活性重質(zhì)碳酸鈣指標要求

　　▼《GB/T19590-2011 納米碳酸鈣》涂料用納米碳酸鈣推薦指標

　　(2)滑石粉

　　滑石粉質(zhì)地柔軟和磨蝕性低，有良好的懸浮性和分散性，是溶劑型涂料中一種通用型填料，在各種底漆、中間涂料、路標漆、工業(yè)涂料以及內(nèi)外用建筑涂料中應用。

　　按類型：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、改進施工性能等。

　　按粒級：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；超細級滑石粉用在控制半光磁漆的光澤、稠度和流掛；

　　微細級和超微細級滑石粉除了能改進涂膜性能外，還具有空間位隔能力，可部分取代TiO2等顏料；化學預處理的滑石粉也可取代TiO2顏料。

　　▼《GB/T15342-2012 滑石粉》

　　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。

　　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。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，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。

　　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線漆、粉末涂料、建筑外用乳膠漆等得到了一定應用。在外墻涂料中超細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。

　　陰極電泳涂料用高嶺土，則需要選擇粒度高(-2μm粒度通過百分率≥85%)、325目篩余物含量少(≤0.005%)、電導率低(≤35μS/cm)、隔焰窯鍛燒生產(chǎn)的高品質(zhì)高嶺土。

　　▼GBT14563-2008高嶺土及其試驗方法

　　(4)石英粉(二氧化硅)

　　石英粉表面含有一定數(shù)量的羥基(-OH)-硅醇。作為極性官能團，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)、補強的作用，增加產(chǎn)品的物理力學性能又可提高涂膜的拉伸強度。

　　天然石英粉在涂料中主要起增量和半補強作用，可用于各種涂料和建筑涂料，特別是底漆和中間涂料，細粒晶體SiO2在環(huán)氧和聚酚粉末涂料中可取代高達50%的TiO2。

　　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。

　　重晶石粉填料主要用于要求高涂膜強度、高填充力和高化學惰性的工業(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)。

　　涂料中一般多用較細粒級(如325目)和微細級(10um)硅灰石粉，因為有利于涂料遮蓋力的發(fā)揮，主要用于油性建筑涂料、吸聲(隔聲)涂料、路標漆、聚乙酸乙烯乳膠漆等。

　　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，改進涂膜機械強度，有時在增強性涂料中代替有害的石棉。

　　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)膨潤土

　　膨潤土在水中形成絮狀物質(zhì)，具有增稠作用，它的分子基團能與涂料中的有機基料結(jié)合，能增強涂層的耐水性，提高涂層的強度和附著力。

　　膨潤土在水介質(zhì)中具有良好的懸浮性和分散性，膨潤土生產(chǎn)工藝使涂料不易沉淀，不易分層，顏色均勻，從而改善涂料懸浮液的穩(wěn)定性，而且涂刷性能好，能形成厚薄均勻、平整光滑的涂層。

　　膨潤土具有一定的黏合力和遮蓋力，而且價格低廉，把它加到聚乙烯醇系列涂料中，可使聚乙烯醇的用量大為減少，使產(chǎn)品成本降低。

　　膨潤土具有優(yōu)良的親水性、塑性、膨脹性、黏結(jié)性，可與適量的水結(jié)合成膠體，膨潤土粉碎機它在水中能釋放出帶電離子，這種離子間的電斥性，在涂料中起到分散劑的作用。在防水涂料中，高速運動中的膨潤土膠粒與熱瀝青發(fā)生碰撞、切割，將瀝青破碎、膠化。已膠化的瀝青顆粒內(nèi)的極性物質(zhì)對膨潤土微粒發(fā)生吸附作用，使瀝青顆粒表面形成膠體水化膜，降低了瀝青與水的界面張力，阻止瀝青顆粒重新凝聚，從而形成穩(wěn)定的分散相，起到了乳化劑的作用。

　　膨潤土具有耐寒性，所配制的涂料在冬季較低溫度下仍可使用。

　　(8)云母粉

　　涂料中主要應用白云母，也可少量應用金云母。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用領域，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。

　　(9)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)維護涂料中。

　　石墨具有良好導電性和黑顏色，可用于電子計算機電屏蔽涂料中，含量可達75%。

　　另外，石墨還可用于防靜電地板涂料，在汽車油漆中，由于耐光性好，也可作一種效應顏料。

　　(10)凹凸棒石

　　凹凸棒石粘土作為涂料的填充劑、流平劑、增稠劑和穩(wěn)定劑，其性能好，成本低。凹凸棒石涂料的涂膜在電鏡里觀察，其晶體呈網(wǎng)狀排列，均勻地分布在有機粘結(jié)劑中，所以涂膜耐洗擦。

　　尤其是凹土在外力攪拌下分散性好，形成穩(wěn)定的不被電解質(zhì)破壞的懸浮液，使涂料不沉淀、不分層，與傳統(tǒng)的106涂料相比較，具有多種優(yōu)越性：涂刷性能好，不流掛，節(jié)約鈦白粉的用量。

　　由中國科學院蘭州化學物理研究所完成的“基于濕法凹凸棒石高值利用關鍵技術開發(fā)與應用”項目，成功的將凹凸棒石應用在高端耐候性涂料中，目前已應用于展辰新材料集團股份有限公司、西北永新涂料有限公司、南京長江涂料有限公司和西安經(jīng)建油漆股份有限公司高端涂料產(chǎn)品中，提高了涂料的觸變性、穩(wěn)定性和耐候性。

　　(11)涂料對非金屬礦粉體的一般要求

　　1)白度高，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。

　　2)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。

　　3)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。

　　4)應當有確定的粒度和窄的粒度分布，篩余物應盡可能低，現(xiàn)在涂料要求填料在許多應用領域里具有微細化甚至超細化的粒徑，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。

　　5)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。

　　6)應與涂料中的基料、顏料和其他添加劑有良好的相容性但同時也應有一定的惰性，不與上述成分發(fā)生化學反應。

　　7)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。

　　8)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性能和保證填料在涂料中應有的功能。