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科技發展

非金屬礦物可有效改善建筑涂料的性能

來源：中國粉體技術網更新時間：2014-02-20 09:57:00 瀏覽次數：

     （中國粉體技術網/班建偉）由于非金屬礦物具有其他礦物材料所不具備的多種特性，如可塑性、黏性、高強度和化學穩定性等，因而人們在制備建筑涂料時，常加入各種非金屬礦物材料，用于改善或增強涂料某方面的性能，同時還可以降低涂料的成本。
在建筑涂料的改性制備中，常用的幾種非金屬礦物有膨潤土、硅藻土、高嶺土及累托石等。
1．改善涂料的分散性、穩定性。
      膨潤土系層狀硅酸鹽礦物，具有優良的親水性，與適量的水結合成膠體狀，在水中能釋放出帶電微粒，這種微粒的電斥性使之在涂料中具有良好的分散、懸浮、穩定等特性，因此常用于涂料中作分散劑。
       以膨潤土、水玻璃和水等為原料制備水性內墻涂料。試驗表明，在水性內墻涂料中加入適量的膨潤土制備出的涂料比一般涂料分散更均勻(不易沉淀)，更耐水，涂膜更平整、光滑、均勻，保色性、耐候性更好。
       以聚乙烯醇(PVA)、輕質碳酸鈣、滑石粉、膨潤土、適量助劑為原料制成涂料，試驗結果表明，加了膨潤土的涂料和未加膨潤土的涂料相比，耐水性由1d變為7d，涂膜由掉粉變成了不掉粉。高嶺土作為涂料的添加劑，能改善涂料體系的貯存穩定性、涂刷性；改善涂層的抗吸潮性、抗沖擊性等機械性能；改善顏料的抗浮色和發花性。
      用水洗高嶺土、鈦白粉、碳酸鈣、成膜助劑等多次制備建筑涂料。試驗發現，使用高嶺土制得的涂料在長時間貯存后，其表面未發現其他乳膠涂料常見的分水現象。
      試驗還測得，含有15%高嶺土的乳膠涂料的觸變指數為3.8，而用等量的碳酸鈣取代高嶺土后制得的乳膠涂料的觸變指數為2.5，這說明含有高嶺土的涂料具有良好的觸變性、貯存穩定性。這樣在施工時就不會流掛，并具有良好的流平性。采用高嶺土作添加劑，有助于滿足對涂料提出的日益嚴格的性能和耐久性方面的要求。當制備低VOC、高固體分涂料而要求更薄和無疵平滑、光亮的涂膜時，尤其需要高嶺土作添加劑。
       由于累托石黏土顆粒極細，其鋁硅酸鹽礦物結構中si-O四面體與Al-O八面體片中的羥基或氧原子和有機硅樹脂中的烷氧基或環氧樹脂中的羥基及環氧基形成氫鍵，形成交織網狀結構，使得累托石礦物與涂料中有機物彼此聯結，使體系的黏度和稠度增加，起到防止或減緩涂料中顏填料礦物沉降的作用。
       以有機硅樹脂、鈦白粉等為原料，以鈣基累托石取代部分填料制備有機硅樹脂涂料，將制得的涂料干燥，成膜后在200℃下烘烤3h。試驗表明，鈣基累托石用于高溫涂料，涂層附著牢固，無起泡脫落現象，且放置過程比較穩定，不沉淀結塊，涂層外觀質量明顯改善。
2．提高涂料的遮蓋力
       作為白色填料，高嶺土本身并沒有遮蓋力，但以一定的比率加入到涂料中，則可起到增量劑的作用，提高涂料的遮蓋力。高嶺土添加劑已在幾乎所有類型的水性和溶劑型涂料中被用于對多種顏料的改性。
       從礦源選擇、加工方法、配方改進等方面入手，做了一系列試驗，分別用高嶺土和碳酸鈣在水性涂料中代替15%的鈦白粉，最后結果顯示，在很大的顏料體積濃度范圍內，采用高嶺土取代15%的鈦白粉，涂料體系的遮蓋力基本沒有改變；在相同的用量下，高嶺土比碳酸鈣具有更佳的遮蓋力。
3．制備特殊功能的涂料
       由于硅藻土多孔，因而具有吸濕和放濕的呼吸功能以及優良的吸附性能。由合成樹脂和硅藻土組成涂料，當涂膜表面的溫度低于露點時，可迅速吸收大量的濕氣或結露水；而當高于露點時，能迅速釋放吸收的水分，從而有效地防止墻面和天花板等處產生結露現象，起到自動空調的作用。
       日本報道利用硅藻土成功研制了幾種環保建材，一是用經高溫燃燒后的硅藻土多孔粉加熱烘干，分級后制備成內墻涂料，能有效地調節室內空氣的濕度；二是將一種經熔融處理的改良水泥混入硅藻土，并按0.3%-0.5%的配比往混合物中添加水，把它涂抹在內墻尤其是廁所的墻面上，具有明顯的除臭功效1131。瑞典弗倫高技術公司也利用硅藻土本身有數目為活性炭數千倍的超微細孔，研制成一種能吸收難聞氣味的墻壁涂料，把硅藻土加入灰泥中，涂抹在墻上，具有吸臭作用。
       除了上述作用之外，在涂料中加入硅藻土，還可控制涂料的光澤度。昆明某研究單位研制成一種硅藻土內墻涂料，其特點是墻面不反光，室內光線柔和，而且內墻的顏色可隨審湍變化而改變。
4．降低涂料成本
       在涂料中加入適量的改型鈣基膨潤土后發現涂料中基料的用量降低了1/3-1/2，從而大大降低了涂料的成本。
       在涂料中加入一定量的高嶺土取代昂貴的鈦白粉來提高涂料的遮蓋力，這樣也降低了涂料的成本。在以聚乙烯醇(PVA)為主要成膜物的水性涂料中，由于高嶺土與聚乙烯醇的聚合作用可以增加涂膜強度，因而可以減少聚乙烯醇用量，使涂料成本降低約400元/t。
       目前，人們對建筑涂料品質、功能性的要求也越來越高，高性能、高檔次、高性價比的涂料越來越受到人們的歡迎。譬如說對環保要求的提高，需要開發出具有抗污染及治理污染物性能的建筑涂料。
       非金屬礦物材料由于其在晶體結構、物理和化學性質方面的獨特性質，所以在建筑涂料性能的提高方面具有較大的應用，膨潤土、硅藻土、高嶺土、累托石等非金屬礦物在建筑涂料中具有各自特殊的用途。隨著科學技術的發展，對這幾種非金屬礦產資源研究的逐步深入，其用途將被不斷地開發完善，其在建筑涂料改性中將有著廣闊的應用前景。
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