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超细滑石粉在不同涂料中的应用及特性
来源:中国粉体技术网    更新时间:2015-05-05 11:09:06    浏览次数:
 
     (中国粉体技术网/班建伟)滑石粉是一种天然的单斜晶系水合硅酸镁,分子式为3MgO·4SiO2·H2O,以片状和纤维状集合体或致密块状混合物形式存在,其莫氏硬度为1,密度为2.65 g/cm3,折射率为1.57,外观呈白色珍珠光泽,含杂质时微带粉红色或浅灰色,杂质越多颜色越深,并具有特有的干润滑性、绝缘性和耐热性。
       关于滑石粉在不同涂料中的应用报道不是很多,笔者依据自己从事涂料研发多年的经验,从滑石粉的一些理化特性出发,阐述了超细滑石粉在不同涂料中的应用,供业内同仁参考。
1 ·实验部分
1.1 
原料和仪器
      大豆油改性短油度醇酸树脂(70%)、热固性丙烯酸树脂、582-2 氨基树脂、75% 601 环氧树脂、有机硅树脂,江苏三木化工;去离子水、纯丙乳液、PU 稀释剂、10% 有机膨润土、10% 黑浆,自制;硬脂酸锌、1 250 目超细滑石粉、2 500 目透明粉、消光粉,上海猴圣化工;EFKA2020( 消泡剂)、EFKA3033( 流平剂)、T-12(催干剂),浙江东阳化工;二甲苯、正丁醇、氨水、丙二醇、PE-100 润湿剂、防腐剂、香精、800 目重钙、三氧化二铬、云母粉、二氧化锰、硬脂酸铝、钛酸酯、KH-550、低熔点玻璃粉,路桥化工市场;成膜助剂、681F 消泡剂、分散剂、R-902 金红石型钛白粉,上海众达贸易化工;ASE-60 碱溶胀增稠剂、HBR250纤维素、278 聚氨酯流变助剂,上海劲辉化工。
       XGT 台式镜向光泽计,天津信光科技开发公司;QFZ 型漆膜附着力试验仪、QCJ 型漆膜冲击器,天津市森日达试验设备有限公司;JTX 型建筑涂料耐洗刷仪,上海现代环境工程技术有限公司。
1.2 超细滑石粉的应用
1.2.1 
超细滑石粉在溶剂型木器涂料中的应用
       超细滑石粉在溶剂型木器涂料中主要应用于PU透明底漆和PU 实色面漆中。以PU 透明底漆为例,其配方见表1。
操作工艺:
    (1) 将1#~3# 原材料依次投入调漆缸中,开动搅拌(800 r/min×5 min),搅拌均匀;
    (2) 依次投入4#~6# 原材料,投料完毕后,高速分散(1 200 r/min×15 min)至细度≤ 45 μm ;
    (3) 依次投入7#~9# 原材料,搅拌(800 r/min×5 min)均匀;
    (4) 用10# 原材料调整黏度,合格后过滤,包装。
1.2.2 超细滑石粉在工业涂料中的应用
       滑石粉在工业涂料中的应用相当广泛,主要用来降低成本,提高底漆的填充性能。实验发现,滑石粉在一定场合下有特殊功效,特别是在一些难附着的底材,如抛光铝件、不锈钢等光滑、难附着的表面,能提高涂料的附着力和耐溶剂性。下面以黑色亚光丙烯酸烤漆为例进行说明(表2)。
1.2.3 超细滑石粉在水性涂料中的应用
       超细滑石粉用于水性乳胶涂料中,能赋予涂料良好的涂刷性、流平性、保光性,所得涂层具有良好的抗冲击性和柔韧性,同时还能有效提高涂层的耐蚀性和干性。下面以白色亚光外墙涂料为例进行说明(表3)。
1.2.4 超细滑石粉在有机硅耐高温涂料中的应用
       由于片状结构的滑石粉能提高耐高温涂料在高温时的挠曲刚度,从而能提高耐高温涂层在高温时的附着力;另一方面滑石粉与有机硅树脂的官能团在高温条件下会发生化学反应,形成具有一定黏结力和防护力的硅氧键。下面以耐高温有机硅涂料为例进行说明(表4)。
2  涂膜性能检测
      光泽:按GB/T 9754—1988《色漆和清漆- 不含金属颜料的色漆漆膜之20°、60° 和85° 镜面光泽的测定》中的方法进行测定。
      附着力:按GB/T 9286—1998《色漆和清漆- 漆膜的划格试验》中的方法进行测定。
      打磨性:按GB/T 1770—2008《涂膜、腻子膜打磨性的测定》中的方法进行测定。
      耐挥发性油:按GB/T 9274—1988 中5.4 甲法进行测定。
      贮存稳定性:按GB/T 6753.3—1986 的规定进行测定。
      耐热性:按GB/T 1735—1989 中的方法进行测定。
结果与讨论
      上述各配方的涂膜性能检测结果见表5。
       对于表1 配方,利用了滑石粉硬度低(莫氏硬度为1)的特性,有助于提高漆膜的打磨性,另一方面滑石粉的折射率(1.57)和树脂基料的折射率(1.45~1.60)比较相近,所得涂膜的透明度高,可以很好地体现底材木纹的天然纹理效果。在此配方中没有采用分散剂,因为超细滑石粉及其它粉料极易分散,利用树脂本身的分散性就能满足生产的需求,这样可以节约成本。当然,在此配方中采用滑石粉还可以提高涂料的填充性和防止涂膜产生裂纹。
       对于表2 配方,采用了1 250 目的滑石粉,由于滑石粉是片状或纤维状结构,在涂膜烘烤的过程中会吸收应力,保持了涂膜的尺寸稳定性,从而有助力于提高涂膜附着力。另一方面,涂膜与底材黏结紧密,且滑石粉的片状结构阻止了小分子溶剂向漆膜内部渗透,耐溶剂性提高。此配方所得涂料在抛光铝件、不锈钢表面上附着力强,具有良好的耐溶剂性和机械加工性。
       对于表3 配方,采用1 250 目超细滑石粉和800目重钙配用,主要是利用超细滑石粉吸油量大(20~50 g/100 g)的特性来消光,而重钙的吸油量小,消光效果不强。另一方面超细滑石粉相对密度小,不易沉降。在成膜方面,超细滑石粉能够提高涂膜的干性、流平性和抗腐蚀性,有助于防止涂膜产生裂纹。
       对于表4 配方,采用了10% 的1 250 目超细滑石粉,能形成耐高温性好的涂层,但继续提高滑石粉的用量,涂层的附着力会降低。这是因为超细滑石粉的吸油量大,使涂料的黏度增加很快,这样就会影响涂料在底材上的流动性和渗透性,从而影响涂层的附着力,另一方面滑石粉的加入对有机硅涂层能起到补强的作用,由于滑石粉为硅酸盐填料,其表面带有少量羟基,在研磨过程或高温的条件下能与聚有机硅氧烷的官能团发生一定程度的化学反应,形成硅氧键,使涂层在高温的条件下能继续承担一定的热负荷,具有与底材相匹配的热膨胀系数,从而保持了涂层的结构稳定性。
 4 结语
       超细滑石粉作为具有一定功能性的体质颜料,价格便宜,且来源丰富,在许多涂料品种中有着广泛的应用,但我们一定要熟悉滑石粉的各种理化性能,在实验和生产应用中不断总结,才能灵活地将其用于各种涂料中,生产出物美价廉的涂料产品。


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