在建筑涂料中，常用的矿物材料有煅烧高岭土、云母、硫酸钡、重质碳酸钙、滑石粉、硅灰石、钛白粉等，合理应用各种矿物材料可有效改善或提高涂料的性能。
 

　　下面，我们就以德国BASF公司的丙烯酸聚合物乳液为基料，根据市场上比较成熟的外墙乳胶漆的配方和工艺，分别采用煅烧高岭土、云母、硫酸钡、滑石粉、硅灰石为填料，考察矿物材料对乳胶漆性能的影响。
 
1.煅烧高岭土
 
　　高岭土是涂料用功能矿物材料之一，配合钛白粉的使用能提高涂料的综合效果。
　　煅烧前高岭土结构致密，煅烧后产物结构变得疏松。由结构疏松、空隙率增大。导致密度降低，使其光散射系数增大，同时空气－粒子界面的光折射增加了不透明度，界面上的光反射增加了其白度，因而煅烧高岭土具有优良的光学性能。
　　由于煅烧高岭土白度高、遮盖力强、光泽亮、粒度细、吸附速度快、耐酸碱性极好、吸油量适中、物化性能稳定等特点，且赋予涂膜良好的刷涂和流平性，目前在乳胶漆中大量应用。
 

　　该煅烧高岭土目数为325目，主要成分为无定型的二氧化硅和石英，以无定型的二氧化硅为主，其含量在70%左右；呈粉末状细小颗粒，大小平均，粒径一般在1µm～5µm之间。
 

　　四川某煅烧高岭土填充外墙乳胶漆体系，其微观形貌特征呈胶体结构，胶体呈丝状，两相界面模糊，煅烧高岭土与基体胶结良好。由于煅烧高岭土颗粒细小，且颗粒与基体胶结良好，这种独特的结构，是涂膜具有良好综合性能的根本原因。
 
2.云母
 
　　云母中包含有组成和性质各不相同的几种矿物，其中的白云母是建筑涂料中常用的矿物材料之一。
　　以天然云母为原料加工制备的云母粉体具有较高的径厚比和良好的润滑性，云母薄片在涂膜中呈现平行排列，能提高和改善涂膜的机械性能和防止产生裂纹；增加水分或湿气渗透过涂膜所必须通过的路径长度，同时云母薄片所具有的极强抗紫外线功能，使涂料中树脂的C-A、C-C、C-H等化合键得到有效保护，从而起到防老化的作用。
 

　　该云母目数为325目，主要成分为云母，其含量在50%左右，其它成分为石英、石膏和长石，石英的含量在35%左右；典型的片状结构材料，伴随有少量的块状和针状结构，粒径一般在10µm～60µm之间。
 

　　利用该云母填充外墙乳胶漆，其体系的微观组构分析结果显示：云母粉与基体胶结情况一般，但云母片在涂膜中呈现平行、定向排列，这种独特的结构，是其赋予涂膜良好的耐老化性的根本原因，用其制作的外墙乳胶漆有较高的对比率。
 
3.硫酸钡
 
　　硫酸钡（重晶石粉）化学惰性强，稳定性好，耐酸碱，硬度适中，高比重，高白度，能吸收有害射线，广泛用于各种涂料中。
　　硫酸钡在建筑涂料中作为颜填料有两种形态：以天然矿物重晶石为原料加工制备的重晶石粉和化学法生产的沉淀硫酸钡。硫酸钡的化学惰性使其适合某些需要在高酸性条件下应用的涂料。
 

　　该硫酸钡目数为325目，纯度较低，主要成分为BaSO4和CaCO3，且CaCO3含量在65%左右；呈柱状和粒状，大小不均匀，粒径一般在20µm～70µm之间。
 

　　利用该硫酸钡填充外墙乳胶漆形成的体系的微观组构分析结果显示：硫酸钡与基体胶结较好，两相界面较为模糊，复合物胶体呈丝状。这种结构使其制作的外墙乳胶漆涂膜具有较好的综合性能。硫酸钡由于密度较大，所以在相同填充体积情况下加量较多。
 
4.滑石粉
 
　　滑石粉是建筑涂料中所用传统矿物材料之一，晶体呈假六方或菱形的片状，通常成致密的块状、叶片状、放射状、纤维状集合体。
　　由于滑石的结晶构造是呈层状的，所以具有易分裂成鳞片的趋向和特殊的滑润性。滑石粉能赋予建筑涂料一种“润滑”性能，适用于可打磨的封闭底漆。
 

　　该滑石粉目数为325目，主要成分为滑石，含量大约70%左右，其余为方解石、白云石；呈不规则状的片状、块状，粒径一般在5µm～20µm之间。
 

　　滑石粉填充外墙乳胶漆体系的微观形貌特征呈胶体结构，由于滑石粉具有特殊的滑润性，滑石粉颗粒与基体的胶结不理想，界面较为清晰。涂料气泡多，施工性较差。
 
5.硅灰石
 
　　硅灰石用于乳胶漆中，可使乳胶漆的色调明亮，其针状结构具有抗开裂性，有助于提高漆膜的耐磨性和耐久性，增强漆膜的硬度，能改善涂层的流平性。由于硅灰石的吸油量低，有很高的充填量，减少粘结物质（如聚合物乳液）的消耗，因而涂料的成本大幅度下降。
　　在外墙乳胶漆中，由于硅灰石具有补强性，涂料表面平整性与及良好的光泽度，再加上硅灰石具有较好的硬度和耐磨性，使涂料可以得到更好的机械强度，耐久性和抗腐蚀性能。
 

　　该硅灰石目数为325目，纯度较高，主要成分为CaSiO3，含量在90%左右；呈针状、纤维状或柱状，也有部分块状，针状、纤维状大小平均，长径比约为7～15。
 

　　利用该硅灰石填充外墙乳胶漆，其微观形貌特征呈胶体结构，复合物胶体呈明显的丝状结构，硅灰石与基体胶结较好。涂膜具有较好的综合性能。
 
6.综合对比分析
 

注；①基础配方相同，配方中均加入钛白粉14phr。
②各配方中加入的矿物填充材料根据其密度不同，加入量为74～100phr。

　　添加不同的矿物材料，由于其自身的结构、化学组成不同，从而对外墙乳胶漆的性能带来影响，尤其是在涂料的对比率和施工性能方面。如添加煅烧高岭土、硫酸钡、硅灰石，其显微结构上显示了该矿物材料与基体胶结良好，两相界面模糊，矿物材料颗粒能够被基体树脂很好地包覆，胶体呈丝状结构的特征，该特征在性能测试中均表现出良好的综合性能。
　　对于片状集合体的矿物材料因其矿物自身特点，可赋予乳胶漆特定的性能，如云母在涂膜中呈现平行、定向排列，可赋予涂膜良好的耐老化性和较高的对比率，但在乳胶漆中要获得良好的综合性能，尚需对矿物材料进行特定的表面处理。
 
来源：矿物材料/化学建材体系微观组构与性能研究，作者：肖军
编辑整理：粉体技术网
 

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