摘 要：簡(jiǎn)述了絹云母在涂料中的應用特點(diǎn)，并就絹云母應用于涂料中能增強涂膜耐候性，提高涂
膜強度和抗水性的功能機理做了理論分析及應用實(shí)驗。
關(guān)鍵詞：涂料 絹云母 云母 屏蔽效應
一、絹云母的礦物特性
絹云母屬云母類(lèi)礦物，是一種片狀細粒白云母。結構呈二八面體，即由兩層硅氧四面體和一層鋁氧八面體構成，四面體的頂氧（活性氧）與附加陰離子（OHˉ）位于兩層六面網(wǎng)的中央，構成活性結晶水基團。{001}解理完全，可劈成極薄的片狀，徑厚比大、富彈性、耐高溫（600℃ 以上）、耐化學(xué)品腐蝕性強，對紫外線(xiàn)具有極佳的屏蔽作用，外表呈絲絹光澤，手感細膩潤滑。
另外絹云母的化學(xué)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(zhì)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(lèi)礦物和粘土類(lèi)礦物的多種特點(diǎn)。其應用于涂料中，可以大大提高涂膜的耐候性，抗透水性，增強涂膜與基質(zhì)附著(zhù)力和涂膜強度，改善涂膜的表觀(guān)。同時(shí)染料粒子易進(jìn)入絹云母的晶格層間，從而保持顏色長(cháng)久不褪色。另外絹云母還具有抗藻防霉的功能，國外常用于船舶和海洋涂料。因此，絹云母粉對涂料而言是一種價(jià)格性能比極優(yōu)的多功能填料。
格銳絹云母是利用安徽滁州當地的優(yōu)質(zhì)絹云母礦產(chǎn)資源，選擇高品位、高白度的優(yōu)質(zhì)原料，通過(guò)濕法分級提純等工藝而制得，絹云母的細鱗片狀晶體結構和絲絹光澤在加工過(guò)程中沒(méi)有絲毫的損傷；同時(shí)具有較佳的松散密度和高徑厚比的顯著(zhù)特點(diǎn)，因此格銳濕法絹云母粉與傳統干法生產(chǎn)的絹云母粉相比有著(zhù)本質(zhì)的區別和不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，具體性能差異見(jiàn)下表
格銳濕法絹云母粉與干法工藝絹云母粉比較表
| |
產(chǎn) 品
|
| 指 標 |
干法工藝生產(chǎn)的絹云母粉 |
格銳濕法絹云母粉 |
| 生產(chǎn)工藝 |
干法粗磨 |
濕法提純超細 |
| 絹云母含量 |
40-60% |
75-95% |
| ?！《?/span> |
100-600目(125-25ｕ) |
425-2500目(30-5ｕ) |
| 白 度 |
65-72 |
75-85 |
| 懸浮性 |
差、易沉淀 |
好、附著(zhù)力強 |
| 產(chǎn)品品質(zhì) |
片狀結構、晶體狀態(tài)、光澤受到破壞 |
片狀結構、晶體狀態(tài)、光澤保持良好 |
二、格銳絹云母在涂料中的功能作用及機理分析
在涂料中，添加濕法超細絹云母粉，其功能作用主要表現為：
（一）提高涂膜的耐候性
取用摻與不摻絹云母粉的同一顏基比的同一配方的建筑涂料，進(jìn)行人工耐老化的檢測，檢測結果見(jiàn)下表
涂料人工耐老化性檢測數據表
| 實(shí)驗品種 |
時(shí)間 |
變色 |
粉化 |
測試方法 |
| 未添加絹云母的涂料 |
250h |
2 |
1 |
GB/T1865 |
| 添加 2%絹云母的涂料 |
250h |
2 |
0 |
GB/T1865 |
| 添加 5%絹云母的涂料 |
1000h |
1 |
0 |
GB/T1865 |
備注：實(shí)驗品種為同一顏基比、同一涂料配方
實(shí)驗檢測結果表明，在建筑涂料中添加絹云母，能使涂料的耐候性指標大幅度提高。其機理是絹云母具有極強的消光屏蔽功能，可以反射近 90%的紫外線(xiàn)，而絹云母對紫外線(xiàn)的屏蔽作用主要與兩個(gè)因素有關(guān)：
（1）晶體的偏光效應
美國的H.S.卡茨等認為：無(wú)機填料的消光性能決定于礦物晶體的取向不同，決定于其吸收或反射紫外線(xiàn)的能力。絹云母礦物結構屬單斜晶體系，有三個(gè)結晶軸A、B、C（見(jiàn)圖2），A軸與C軸之間的夾角為93°,B軸垂直于A(yíng)軸和C軸。絹云母有三個(gè)主折射率：Ng=1.588-1.615,Nm=1.582-1.611,Np=1.562-1.572。光性方位：Ng平行于B軸，Nm與A軸之間有3°夾角，Np平行于C軸。光率體圖（圖2中心）：由Ng-Np面（直立），Nm-Ng(水平面)Nm-Np(縱切面)三個(gè)橢圓切面組成，Ng-Np橢圓切面有兩個(gè)光軸，稱(chēng)為光軸面（Ng-Np），以Np(c軸)為平分線(xiàn)，夾角2V=15°-30°,白云母的光軸為30°-50°。無(wú)機礦物的消光作用程度與光軸角有關(guān)，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。所以絹云母礦物屏蔽紫外線(xiàn)，微波的作用要好于白云母，比其它無(wú)機填料更優(yōu)越。
另外遮光效應與礦物的排列有序度有關(guān)，顆粒狀、纖維狀礦物在涂膜中排列無(wú)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（ Ng-Np）相互垂直時(shí)將會(huì )產(chǎn)生全消光，斜交時(shí)產(chǎn)生干涉色。
（2）層間水分子的干涉效應
絹云母晶體中含有結晶水，比白云母高 2%，結晶水的折光率1.33而鋁硅酸鹽的折光率為1.522-1.615，兩者相差較大，折光效應較強，絹云母結構中層與層之間間距約為10Å,與紫外線(xiàn)和微波的波長(cháng)相近。當自然光穿過(guò)絹云母晶體時(shí)，因晶體偏光振動(dòng)，將光分解成光速不等的Ng 、Np兩偏光，再穿層時(shí)再分解，導致Ng′Np′相重合在一個(gè)偏振面上，偏振光能量逐次衰減至零時(shí)，則完全屏蔽，出現消光。
（二）提高涂膜的機械性能和抗透水性
在涂料中添加濕法超細絹云母粉，涂膜的表觀(guān)光澤和機械性能均有所提高，尤其是抗透水性同比提高３倍以上。其機理主要是絹云母具有高縱橫比的晶體片狀結構，而且無(wú)論超細至何種程度均為片狀結構。無(wú)機礦物在涂料中對涂膜強度，遮蓋力的作用與礦物的物理形狀有關(guān)，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(wǎng)狀結構，從而大大提高了涂膜的抗滲透性和涂膜強度。
三、格銳絹云母與其它無(wú)機填料應用之比較
格銳絹云母與其它無(wú)機填料應用之比較表
填料
|
輕鈣粉 |
滑石粉 |
高嶺土 |
硅灰石 |
絹云母 |
礦物主
要性能
|
形狀 |
粒狀 |
粒狀 片狀 |
粒狀 片狀 |
針狀 |
片狀 |
| 比重 g/cm3 |
2.65 |
2.6 |
2.62 |
2.61 |
2.62 |
| 白度 |
90-95 |
90-97 |
80-90 |
81-90 |
75-85 |
| 耐酸堿 |
差 |
中 |
中 |
差 |
好 |
在涂料
中功能 |
遮蓋力 |
一般 |
中 |
中 |
差 |
好 |
| 涂膜強度 |
一般 |
中 |
一般 |
好 |
好 |
| 懸浮性 |
一般 |
好 |
好 |
差 |
好 |
| 抗透水性 |
差 |
好 |
中 |
中 |
好 |
| 抗老化性 |
差 |
較好 |
中 |
中 |
好 |
| 價(jià)格 |
低 |
中 |
中 |
中 |
中高 |
四、格銳絹云母在涂料中的應用
（一）抗屏蔽性能應用
在大量使用的鋁粉漆中，如油罐表面漆，一般單獨使用浮型鋁粉漆用于防護及抗屏蔽，使用期限在一年左右，漆膜即失光老化并開(kāi)始龜裂，但在加入5-8%的絹云母后，漆膜可保持三年基本無(wú)變化(顏色略發(fā)暗)。具體實(shí)驗檢測結果如下表：
醇酸鋁粉漆光澤實(shí)驗及檢測結果
| 實(shí)驗品種 |
加入方式 |
結果 |
C06-1鐵紅 |
未加 |
30小時(shí)開(kāi)始起泡 |
| 添加 5%絹云母粉 |
50小時(shí)無(wú)變化 |
H06-2鐵紅 |
未加 |
96小時(shí)開(kāi)始起泡 |
| 添加 5%絹云母粉 |
200小時(shí)無(wú)變化 |
在一些工程類(lèi)底漆中（如雙組份環(huán)氧底漆、聚氨酯底漆），用氧化鋅：絹云母 =0.5：1的比例按8%左右的比例加入，同時(shí)減少沉淀硫酸鋇、滑石粉的部分用量，在保持打磨性不變的情況下，能顯著(zhù)提高防腐蝕性能，同時(shí)可提高涂料的防沉降性，大日本帝國化工公司在重防腐涂料體系中推薦使用絹云母，其具體使用方法是：磷酸鋅<磷酸鋁>：氧化鋅：絹云母=1：0.25：1.25，效果顯著(zhù)。
另外目前在普通油漆中，為了防沉淀各生產(chǎn)廠(chǎng)家大量使用有機彭潤土來(lái)改善涂料的沉淀性，但使用有機彭潤土的量太大，嚴重影響漆膜的致密性，使耐水性變差，使用量過(guò)小又達不到防沉淀效果，如果用絹云母取代有機彭潤土，既可防沉淀，同時(shí)又提高耐水性，并且使用方法簡(jiǎn)單，可直接加入，而無(wú)需像有機彭潤土使用前需制備預凝膠，簡(jiǎn)化了涂料生產(chǎn)工藝。
五、總結
絹云母作為一種新開(kāi)發(fā)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各類(lèi)涂料中，而在國內由于非金屬礦的開(kāi)發(fā)應用起步較晚，絹云母的應用受到加工技術(shù)、應用技術(shù)的制約，尤其是干法加工的絹云母產(chǎn)品其片狀結構受到破壞，同時(shí)無(wú)法剔除與云母相伴生的石英等雜質(zhì)，影響了絹云母在涂料中的應用功能的發(fā)揮。滁州格銳礦業(yè)有限公司在美國MI礦物公司的技術(shù)支持下，在國內第一家采用濕法選礦超細精加工生產(chǎn)的格銳濕法超細絹云母粉，產(chǎn)品一上市即被杜邦華佳 、廣東華潤等600多家企業(yè)采用，產(chǎn)品廣泛應用與各類(lèi)防腐涂料、建筑涂料、粉末涂料及其它多類(lèi)功能涂料中。隨著(zhù)涂料工業(yè)的發(fā)展和產(chǎn)品理念的提升，絹云母將越來(lái)越受到重視而被廣泛選用。以上通過(guò)理論分析和應用實(shí)驗介紹了絹云母在涂料中應用的功能作用同時(shí)參考了國內外的一些文獻資料，謹供各位同仁參考指正。
參考文獻：
1.《絹云母對建筑涂料改性的研究》 《涂料技術(shù)》 97.No1
2.《高縱橫比絹云母增強劑、屏蔽紫外線(xiàn)功能的機理研究》《塑料》 95.No6
3.《非金屬礦產(chǎn)手冊》
4.《巖礦分析手冊》
5.《現代涂料工藝新技術(shù)》 中國輕工出版社，2000年第一版
論文發(fā)表于：《南方涂飾》、《聯(lián)合涂料》、《中國涂裝》三刊
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