摘 要 :簡述了絹云母的礦物特征、光學性能、結構特征,并就絹云母的在外墻涂料中的應用,探討了絹云母對涂料耐侯性能的影響。 關鍵詞 :濕法絹云母;涂料;外墻涂料;耐侯性; 1、引言 近年來,隨著建筑外墻涂料快速發展以及在建筑工程中的應用,對外墻涂料的性能要求也越來越高;其發展的方向就是開發高性能外墻建筑涂料,這里的高性能主要是指涂料的“三高一低”,“三高一低即高耐侯性、高耐沾污性和高保色性和低毒性,這些性能是一般建筑尤其是高層建筑對所用涂料的基本要求。國外住宅的裝修,一般都在2~3年便要復涂一次,因此,對涂料的耐侯性要求并不是太高。而我國的傳統習慣,則希望建筑物的外墻裝飾持久性越長越好,一般的也要能保持在3~10年以上,顯然,在我國,涂料的耐侯性指標尤為重要。 外墻涂料的耐侯性如果要保持在8~10年以上,就必須研究涂料使用的原材料具備優異的耐侯性能,提升乳液性能,增加鈦白粉比例均為有效途徑,但成本也隨之大幅度的提高[2]。如何解決涂料的耐侯性和成本的矛盾是涂料業內人士一直研究的問題,使用新型材料是一條有效的途徑,現在有很多企業的在涂料中使用絹云母產品來解決此問題,反饋情況良好。本文通過對絹云母材料的基本性能,以及對外墻涂料中的應用作一淺晰探討供大家參考。 2、絹云母材料的基本性能 2.1 絹云母材料的物理性能 絹云母( Sericite)是一種天然細粒白云母,是層狀結構的硅酸鹽,可劈成極薄的片狀,片厚可達1u以下(理論上可削成0.001u),徑厚比大;抗磨性和耐磨性好;耐熱絕緣,難溶于酸堿溶液,化學性質穩定。另外絹云母的化學組成、結構、構造與高嶺土相近,又具有粘土礦物的某些特性,即在水介質及有機溶劑中分散懸浮性好,色白粒細,有粘性等。因此,絹云母兼具云母類礦物和粘土類礦物的多種特點。 2.2 絹云母材料的光學特性 絹云母具有極強的消光屏蔽功能,可以吸收 80%以上的紫外線(見圖1:鈦白粉、絹云母等顏填料紫外光吸收測定圖),絹云母對紫外線的屏蔽作用主要與三個因素有關: 1、無機礦物的消光作用程度與光軸角有關,光軸角越大灰暗度越淺,干涉色越高;光軸角越小,灰暗度越高,消光作用越好。 絹云母礦物結構屬單斜晶體系,有三個結晶軸,光軸角僅為15-30°。 2、遮光效應與礦物的排列有序度有關,顆粒狀、纖維狀礦物在涂膜中排列無序,取向隨意。而片狀絹云母在涂膜中具有高度的定向性,一般為平行排列,上下重疊,當上下兩薄片的光軸面相互垂直時將會產生全消光,斜交時產生干涉色。 3、絹云母結構中層與層之間間距約為10?,與紫外線和微波的波長相近。當自然光穿過絹云母晶體時,因晶體偏光振動,偏振光能量逐次衰減至零時,則完全屏蔽,出現消光。 2.3 絹云母的晶體結構特性 絹云母具有高縱橫比的晶體片狀結構,而且無論超細至何種程度均為片狀結構。無機礦物在涂料中對涂膜強度、耐水性的作用與礦物的物理形狀有關,一般按下列順序遞減:片狀、纖維狀、柱狀、粒狀,另外絹云母具有活性羥基基團,容易與乳膠液、溶劑中分子鏈相結合、纏連。在涂膜中平行排列,上下重疊,使涂膜內部形成一種致密的層網狀結構,從而大大提高了涂膜的抗滲透性和涂膜強度。 3.絹云母在外墻涂料中的應用實例及對涂料耐侯性能探討 在涂料體系中,添加絹云母粉,可以屏蔽紫外光照射、增強涂層的綜合機械性能,提高涂層的耐侯性,延遲粉化、變色、抗龜裂。 3.1 絹云母對外墻乳膠漆耐侯性能的貢獻 3.1 實驗外墻乳膠涂料體系配方: 絹云母粉在外墻乳膠涂料中的試驗配方 原料名稱 規格或產地 質量 原料名稱 規格或產地 質量 去離子水 自制 200 滑石粉 1000目 60 分散劑 DP512、德謙 3 群青 工業 適量 消泡劑 080、德謙 2 羥乙基纖維素 工業 5 丙二醇 進口 10 乳液 ES 322A 360 鈦白粉 R-902、杜邦 160 增稠劑 WT -105A 、德謙 10 重鈣粉 800目 100 PH調節劑 DATE、德謙 1 絹云母粉 不定 0/50 丙二醇丁醚 進口 20 3.2人工耐老化測試,檢測結果: 空白與添加不同規格絹云母粉的性能測試表 絹云母 時間 未添加 GA-2 GA-4 干法絹云母 伊利石絹云母 400H 外觀 不起泡、不剝落、無裂紋 變色 2 1 1 1 2 粉化 1 0 0 1 1 600H 外觀 起泡、剝落 不起泡、不剝落、無裂紋 起泡、剝落 起泡、有裂紋 變色 2 2 1 2 2 粉化 3 1 0 3 2 備注: GA-2/4為濕法絹云母粉的規格;本試驗按GB/T 1865 規定進行,結果評定按GB/T 1766進行 3.3 結果分析: 從以上試驗數據可以看出:在外墻乳膠涂料中添加絹云母,能使涂膜的耐候性大大提高,并且干法絹云母粉、伊利石絹云母粉對耐候性的貢獻與濕法絹云母相比,也有一定的差距。 3.4 討論部分 3.4.1 絹云母粉具有屏蔽紫外線功能,其中濕法絹云母的性能尤為突出,對涂料的耐候性能的提高起到一定的作用;同時在使用絹云母產品時要考慮其屏蔽功能(消光作用)對涂料的光澤有一定的影響,建議絹云母在高光外墻中不用或少使用。 3.4.2 絹云母具有獨特的二維片狀結構大大提高涂膜的耐水性能和涂膜強度,應用產品時注意考慮絹云母產品的純度和云母的徑厚比,建議使用云母純度高、產品徑厚比大的濕法絹云母產品。 3.4.3 絹云母粉有一定的觸變性能 [4] ,在涂料中使用起到一定的增稠效果,如果用量太大,涂料的粘度會上升的很大,鑒此,使用絹云母粉時,宜做好試驗,選擇其合適用量,避免增稠太烈,影響涂料質量。 3.4.4 絹云母產品加工方法主要有干法、濕法兩種,產品性能差異比較明顯,市場上產品大部分為干法工藝產品,濕法工藝生產代表性的廠家為滁州格銳的濕法提純超細產品和徐州的剝片云母粉。 3.3.5 絹云母產品性能由絹云母純度、云母的徑厚比、產品中的雜質含量以及產品穩定性幾項指標決定,受利益驅動,市場上絹云母產品規格、型號比混亂,建議廠家在使用時注意產品的選擇。 4.結語: 絹云母作為一種新開發的非金屬礦品種,國外早在 80年代就將其作為功能性填料而廣泛應用于涂料中,而在國內由于非金屬礦的開發應用起步較晚。在應用的實踐中,人們漸漸發現它是一種功能性填料。 絹云母粉能有效的防止紫外線的穿透而提高涂膜的耐候性,使之耐久。同時,它還具有其他諸多功能:有優良的耐熱性和耐堿性、耐酸性,能提高涂膜的耐曬、耐化學藥品性能,同時增加了涂膜的堅硬和韌性、改進涂膜的抗透水性,有助于提高涂膜的抗凍性及涂膜對濕度和濕度變化引的伸縮的抵抗力 ;能提高涂膜的耐污染性,使涂膜裝飾面的魅力更長久。這些性質,正是外墻涂料所需要的,絹云母是一種不可多得的優質多功能填充料。以上通過理論分析和應用實驗介紹了絹云母在涂料中應用的功能作用同時參考了國內外的一些文獻資料,謹供各位同仁參考指正。濕法絹云母粉作為一種新型功能材料,由于其獨特的理化性質和應用功能,正被應用于各類涂料和其它高新材料中,隨著加工應用技術及產品理念的提升,絹云母將受到更多的重視而被廣泛應用。 參考文獻: [1]. 何文龍.GILSONITE法測定填料對乳膠漆CPVC值的影響,涂料工業.2002.(7):40-43 [2]. 張保利.建筑乳膠漆基本原材料選擇,涂料工業.2000(7):40-42 [3].呂化奇,王新春.濕法絹云母在涂料中的功能機理及應用.中國涂裝,2002.(2):8-10 [4]. 王加根,楊產炳.絹云母在建筑涂料改性的研究.涂料技術,1997.(1):11-12 作者簡歷 呂化奇,男,碩士研究生,致力于絹云母產品的精深加工和應用研究。
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