在建筑涂料中，常用的礦物材料有煅燒高嶺土、云母、硫酸鋇、重質(zhì)碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、鈦白粉等，合理應(yīng)用各種礦物材料可有效改善或提高涂料的性能。
下面，我們就以德國BASF公司的丙烯酸聚合物乳液為基料，根據(jù)市場上比較成熟的外墻乳膠漆的配方和工藝，分別采用煅燒高嶺土、云母、硫酸鋇、滑石粉、硅灰石為填料，考察礦物材料對乳膠漆性能的影響。
1.煅燒高嶺土
高嶺土是涂料用功能礦物材料之一，配合鈦白粉的使用能提高涂料的綜合效果。
煅燒前高嶺土結(jié)構(gòu)致密，煅燒后產(chǎn)物結(jié)構(gòu)變得疏松。由結(jié)構(gòu)疏松、空隙率增大。導(dǎo)致密度降低，使其光散射系數(shù)增大，同時(shí)空氣－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，因而煅燒高嶺土具有優(yōu)良的光學(xué)性能。
由于煅燒高嶺土白度高、遮蓋力強(qiáng)、光澤亮、粒度細(xì)、吸附速度快、耐酸堿性極好、吸油量適中、物化性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，且賦予涂膜良好的刷涂和流平性，目前在乳膠漆中大量應(yīng)用。
該煅燒高嶺土目數(shù)為325目，主要成分為無定型的二氧化硅和石英，以無定型的二氧化硅為主，其含量在70%左右；呈粉末狀細(xì)小顆粒，大小平均，粒徑一般在1µm～5µm之間。
四川某煅燒高嶺土填充外墻乳膠漆體系，其微觀形貌特征呈膠體結(jié)構(gòu)，膠體呈絲狀，兩相界面模糊，煅燒高嶺土與基體膠結(jié)良好。由于煅燒高嶺土顆粒細(xì)小，且顆粒與基體膠結(jié)良好，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，是涂膜具有良好綜合性能的根本原因。
2.云母
云母中包含有組成和性質(zhì)各不相同的幾種礦物，其中的白云母是建筑涂料中常用的礦物材料之一。
以天然云母為原料加工制備的云母粉體具有較高的徑厚比和良好的潤滑性，云母薄片在涂膜中呈現(xiàn)平行排列，能提高和改善涂膜的機(jī)械性能和防止產(chǎn)生裂紋；增加水分或濕氣滲透過涂膜所必須通過的路徑長度，同時(shí)云母薄片所具有的極強(qiáng)抗紫外線功能，使涂料中樹脂的C-A、C-C、C-H等化合鍵得到有效保護(hù)，從而起到防老化的作用。
該云母目數(shù)為325目，主要成分為云母，其含量在50%左右，其它成分為石英、石膏和長石，石英的含量在35%左右；典型的片狀結(jié)構(gòu)材料，伴隨有少量的塊狀和針狀結(jié)構(gòu)，粒徑一般在10µm～60µm之間。
利用該云母填充外墻乳膠漆，其體系的微觀組構(gòu)分析結(jié)果顯示：云母粉與基體膠結(jié)情況一般，但云母片在涂膜中呈現(xiàn)平行、定向排列，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，是其賦予涂膜良好的耐老化性的根本原因，用其制作的外墻乳膠漆有較高的對比率。
3.硫酸鋇
硫酸鋇（重晶石粉）化學(xué)惰性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，耐酸堿，硬度適中，高比重，高白度，能吸收有害射線，廣泛用于各種涂料中。
硫酸鋇在建筑涂料中作為顏填料有兩種形態(tài)：以天然礦物重晶石為原料加工制備的重晶石粉和化學(xué)法生產(chǎn)的沉淀硫酸鋇。硫酸鋇的化學(xué)惰性使其適合某些需要在高酸性條件下應(yīng)用的涂料。
該硫酸鋇目數(shù)為325目，純度較低，主要成分為BaSO4和CaCO3，且CaCO3含量在65%左右；呈柱狀和粒狀，大小不均勻，粒徑一般在20µm～70µm之間。
利用該硫酸鋇填充外墻乳膠漆形成的體系的微觀組構(gòu)分析結(jié)果顯示：硫酸鋇與基體膠結(jié)較好，兩相界面較為模糊，復(fù)合物膠體呈絲狀。這種結(jié)構(gòu)使其制作的外墻乳膠漆涂膜具有較好的綜合性能。硫酸鋇由于密度較大，所以在相同填充體積情況下加量較多。
4.滑石粉
滑石粉是建筑涂料中所用傳統(tǒng)礦物材料之一，晶體呈假六方或菱形的片狀，通常成致密的塊狀、葉片狀、放射狀、纖維狀集合體。
由于滑石的結(jié)晶構(gòu)造是呈層狀的，所以具有易分裂成鱗片的趨向和特殊的滑潤性。滑石粉能賦予建筑涂料一種“潤滑”性能，適用于可打磨的封閉底漆。
該滑石粉目數(shù)為325目，主要成分為滑石，含量大約70%左右，其余為方解石、白云石；呈不規(guī)則狀的片狀、塊狀，粒徑一般在5µm～20µm之間。
滑石粉填充外墻乳膠漆體系的微觀形貌特征呈膠體結(jié)構(gòu)，由于滑石粉具有特殊的滑潤性，滑石粉顆粒與基體的膠結(jié)不理想，界面較為清晰。涂料氣泡多，施工性較差。
5.硅灰石
硅灰石用于乳膠漆中，可使乳膠漆的色調(diào)明亮，其針狀結(jié)構(gòu)具有抗開裂性，有助于提高漆膜的耐磨性和耐久性，增強(qiáng)漆膜的硬度，能改善涂層的流平性。由于硅灰石的吸油量低，有很高的充填量，減少粘結(jié)物質(zhì)（如聚合物乳液）的消耗，因而涂料的成本大幅度下降。
在外墻乳膠漆中，由于硅灰石具有補(bǔ)強(qiáng)性，涂料表面平整性與及良好的光澤度，再加上硅灰石具有較好的硬度和耐磨性，使涂料可以得到更好的機(jī)械強(qiáng)度，耐久性和抗腐蝕性能。
該硅灰石目數(shù)為325目，純度較高，主要成分為CaSiO3，含量在90%左右；呈針狀、纖維狀或柱狀，也有部分塊狀，針狀、纖維狀大小平均，長徑比約為7～15。
利用該硅灰石填充外墻乳膠漆，其微觀形貌特征呈膠體結(jié)構(gòu)，復(fù)合物膠體呈明顯的絲狀結(jié)構(gòu)，硅灰石與基體膠結(jié)較好。涂膜具有較好的綜合性能。
6.綜合對比分析
注；①基礎(chǔ)配方相同，配方中均加入鈦白粉14phr。
②各配方中加入的礦物填充材料根據(jù)其密度不同，加入量為74～100phr。
添加不同的礦物材料，由于其自身的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成不同，從而對外墻乳膠漆的性能帶來影響，尤其是在涂料的對比率和施工性能方面。如添加煅燒高嶺土、硫酸鋇、硅灰石，其顯微結(jié)構(gòu)上顯示了該礦物材料與基體膠結(jié)良好，兩相界面模糊，礦物材料顆粒能夠被基體樹脂很好地包覆，膠體呈絲狀結(jié)構(gòu)的特征，該特征在性能測試中均表現(xiàn)出良好的綜合性能。
對于片狀集合體的礦物材料因其礦物自身特點(diǎn)，可賦予乳膠漆特定的性能，如云母在涂膜中呈現(xiàn)平行、定向排列，可賦予涂膜良好的耐老化性和較高的對比率，但在乳膠漆中要獲得良好的綜合性能，尚需對礦物材料進(jìn)行特定的表面處理。
來源：礦物材料/化學(xué)建材體系微觀組構(gòu)與性能研究，作者：肖軍
編輯整理：粉體技術(shù)網(wǎng)
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