滑石粉在油、水性木器涂料中的应用

滑石粉的特性以及对涂料体系的重要性(为什么涂料要加滑石粉等填料)

 1,滑石粉的组成特性以及对涂料体系的作用:

(1)组成特性: 滑石粉的主要成分为滑石,英文名为talcum powder,中文别名:水合硅酸镁, 由31%左右的MgO,60.5%左右的SiO2,4.8%的H2O组成,分子式为3MgO.4SiO2.H2O,分子量为260.8617,滑石粉密度2.7--2.8g/cm3,熔点1557℃,不溶于水,与酸碱不发生反应,不燃烧,不导电,在380℃--500℃之间会失去缔合水,在800°以上则失去结晶水。 

其莫氏硬度系数为1~1.5(莫氏硬度是表示矿物硬度的一种标准:滑石<石膏<方解石<萤石<磷灰石<正长石<石英<黄玉<刚玉<金刚石)。是非金属矿物中硬度较小的一种。

滑石粉质软,有滑腻感,为白色或类白色、微细、无砂性的粉末,因含少量的杂质而呈现浅绿、浅黄、浅棕甚至浅红色;手摸有油腻感。无臭,无味,在水、稀酸或稀氢氧化钠碱溶液中均不溶解。

目前我国的滑石粉主要产自桂,辽,鲁,赣等省区,年产量在280万吨左右,总体来说,我国低端滑石粉仍处于供大于求的局面,高端滑石粉的生产能力却远远小于国内外市场的需求,因此,扩大中低档产品的深加工,开发附加值高的滑石粉产品,是我国滑石工业需要迫切解决的问题

(2)滑石粉对涂料体系的作用:俗话说,结构决定作用,根据滑石粉的结构和一些其特有的性能,在涂料中,主要有以下几方面作用:

<1>作为填充料使用,降低涂料成本,这是根据滑石粉的低吸油量和结构以及本身成本低决定的。

<2>增加物理化学性能并保持涂料体系的稳定性,,由于滑石的分子结构是呈层状的,所以,用于涂料中时,可均匀的成层叠状分散在树脂中,与树脂有较好的相容性和力学性能的互补性。就像混凝土中嵌入的钢筋结构网,能够在保持涂料自身的优点外,还可形成力学性能优异的增强支撑结构,提高制品的物理性能

<3>增加涂料耐候性和绝缘性。由于化学性质不活泼,也具有耐酸碱,绝缘性,加入到涂料中还可以降低涂料的老化,风化及提高电绝缘性能等,

<4>作为消光剂使用,由于其特殊的结构,加入涂料中等涂膜干燥后,表面形成漫反射,可以做消光剂使用,并且增加涂料的耐沾污性。

<5>增加手感,这是因为滑石粉有滑腻感,加入涂料中,涂膜干燥后可提供涂膜特殊的手感。

滑石粉和透明粉的种类以及用途

2,滑石粉的种类及用途

种类

用途

建议添加量

油漆,涂料级滑石粉

石粉用量最多的地方,可用作填料,起到骨架作用,降低制造成本同时还可以提高漆膜硬度。由于化学性质不活波,也具有耐酸碱,绝缘性,还可以防止涂料老化,风化等,增加涂料耐候性。另外由于其特殊的结构,还可以做消光剂使用,并且增加耐污性,并提供特殊的手感,可用于乳胶漆,聚酯漆,清漆,马路标志漆,防腐漆等。

   5-40%

塑料级滑石粉

     用于塑料管材,塑料袋,PP,PE,PVC,吹膜,拉丝等,是主要填料之一,不但能降低产品树脂使用量,节省成本,还可以提高产品的物理性能,如产品刚度,耐冲击强度,抗表面画上性,还可以提高化学和热稳定性。

5-25%

橡胶级滑石粉

主要是作为填充料和绝缘材料与橡胶混合,主要起增加橡胶坚固性,绝缘性,防粘结,增重和抗老化性。

   3-15%

电缆级滑石粉

 主要是作为填充料和绝缘材料使用,降低成本,增加绝缘性,还可以防止粘结

   3 -15%

造纸级滑石粉

 可以使纸张洁白,有手感,由于其具有吸水性,可提高纸张抗水能力。增加不透明度和亮度,增强对油墨的吸附能力。滑石对颜料有较强的固着力,使彩色印刷品获得良好的色彩效果,且滑石软,对设备磨损甚小。

   3-15%

防水材料级滑石粉

 可以用作屋面制品--油毡,屋面纸,沥青瓦,屋面板的填充料,也可用作屋面材料的防粘粉剂。用作填充料时,起稳定剂作用,增加屋面材料的稳定性和抗风华能力。当配洒在沥青瓦或成卷的屋面材料表面时,可防止在制作或存放期间粘连。防水材料工业可用低等级带色或不纯的粗磨滑石粉。

   5-20%

纺织工业用滑石粉

  超细磨的滑石粉在某些纺织品中用作填充料和漂白剂,如防水布,防火布,绳索尼龙等,可增强其织物的密实程度,并增强抗热,耐酸碱等性能,以及漂白和增光性能。


陶瓷级滑石粉

  主要用于工业陶瓷,电器类陶瓷,以及中高低档陶瓷制品,可以提高产品性能,瓷土参入一定量滑石粉可制成各种特殊陶瓷制品,例如参入15%的滑石粉制成日用陶瓷则该陶瓷韧性强,半透明,色彩明亮,参入40%到80%的滑石粉制成的建筑陶瓷,使之具有极小的热膨胀和温膨胀性,且强度高,色彩美。参入50%到60%的滑石粉可制成特种镁质瓷(一种高档陶瓷,也叫滑石瓷,一般用于高级日用瓷)

10-80%

化妆品及医药用

 化妆品用:是化妆品行业的优质填充剂。特点:含有大量的硅元素。它具有阻隔红外线的作用,因此增强了化妆品的防晒和抗红外线的性能。医药用:特点:具有无毒、无味、白色度高,可容性好、光泽度强、口味柔软、光滑度强特点。PH值为7-9,不会降解原有产品的特性。药用:①保护皮肤和粘膜的作用滑石粉由于颗粒小,总面积大,能吸着大量化学刺激物或毒物,因此当撒布于发炎或破损组织的表面时,可有保护的作用;内服时除保护发炎的胃肠粘膜而发挥镇吐、止泻作用外,还能阻止毒物在胃肠道中的吸收。滑石也不是完全无害的,在腹部、直肠、阴道等可引起肉芽肿。②抗菌作用用平板法使培养基含10%的滑石粉,对伤寒杆菌与副伤寒甲杆菌有抑制作用;用纸片法则仅对脑膜炎球菌有轻度抑菌作用。

 

0.5-4%

滑石粉在油性和水性木器涂料中的应用以及缺陷:

3,滑石粉在油性涂料中的应用

(1)前面已经介绍过,滑石粉在工业涂料中的应用非常广泛,主要用来降低成本,提高填充性能,但是实验发现,滑石粉在一定场合下却有特殊功效,比如在一些比较难附着的底材,如抛光的铝件,不锈钢等光滑,难附着的表面上,加入滑石粉可增加漆膜的附着力,进而增加漆膜的耐曲折性,下面以深灰轮毂银粉漆为例:          

深灰轮毂烤漆配方

序号

物料名称

标准用量

A对比

1

铝银粉

10

10

2

甲苯

15

15

3

聚酯树脂

10

10

4

氨基树脂

4

4

5

环氧树脂

2

2

6

醋酸丁酯

6

6

7

创宇TP-2000

目滑石粉


7

8

甲醇

2.5

2.5

9

弱酸催化剂

0.5

0.5

10

防沉剂

4

4

11

黑浆(聚酯)

40

40

12

蓝浆(聚酯)

4

4

13

紫浆(聚酯)

2

2

总计

100

107

A配方中滑石粉无需分散,充分搅拌即可,然后制作标准和A配方的色板,烘烤温度150℃X15MIN,膜厚50u左右,一天之后测试标准和A样品的性能。

实验结果:

检测项目

标准

A样品

涂膜光泽(60°)

85

83

粘度(4#杯,25℃)

64s

67s

耐弯曲性(mm)

2

1

百格(10X10)

ok

ok

铅笔硬度

2H

2H

耐冲击(500gx50cm)

Ok

Ok

储藏稳定性(50°,一个月)

无硬沉淀

无硬沉淀

从上面实验结果可以看出,标准的耐弯曲性是2mm,加入滑石粉后耐弯曲是1mm,弯曲处漆膜完整不破裂,这是一个比较大的提高,也说明了加了滑石粉之后漆膜对底材的附着力增强。

(2)再介绍一个滑石粉在溶剂型木器漆方面的应用。

滑石粉在溶剂型木器中主要应用于PU、PE、NC、UV透明底漆和PU实色面漆中,以PU透明底漆为例,配方如下:

PU底漆配方

序号

原材料

用量

1

改性醇酸树脂

60

2

EFKA抑泡剂

0.1

3

PU稀释剂

10

4

10%有机膨润土浆

4.5

5

硬脂酸锌

5

6

创宇HSA-666高透滑石粉

15

7

创宇I-2008系列透明粉

5


分散至细度40μ↓

8

EFKA消泡剂

0.2

9

催干剂

0.1

总计

100

 

在此配方中,加入滑石粉主要有以下作用

(1)利用滑石粉硬度低,悬浮性好的特性,有助于提高漆膜的打磨性。

(2)滑石粉的折射率(1.57)和树脂基料的折射率比较接近,所得涂膜的透明度高,可以很好地体现底材木纹的的天然纹理效果。

(3)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,也可以提高底漆的附着力等综合性能。

此配方中没有采用分散剂和流平剂,主要是因为超细滑石粉以及其他粉料极易润湿、分散,利用树脂本身的分散性就可以满足生产的需求,且本身有助于降低漆液的表面张力,这样可以节约成本。

涂膜性能检测:

检测项目

PU透明底漆

涂料外观

微黄色半透明粘稠液体

漆膜光泽(60°)

30%

通透度

1级

打磨性(320目砂纸)

易打磨

填充性

填充性好,涂膜不易塌陷

储藏稳定性(50°,7d)

不分层,无硬沉淀。

4,滑石粉在水性木器涂料中的应用:

水性木器透明腻子的配方

序号

原料

重量

1

10

2

分散剂

0.5

3

润湿剂

0.1

4

消泡剂

0.2

5

创宇HSA-333滑石粉

15

6

成膜助剂

1.5

7

消泡剂

0.2

8

水性树脂

45

9

氨水(28%)

0.2

10

增稠剂

15

12

打磨助剂

2

13


总计

总计

100

此配方中,主要是利用了滑石粉具有较高的透明度和良好的打磨性,并且增加了腻子的爽滑度,以及降低成本。

涂料性能:

检测项目

木器透明腻子

PVC

20%

附着力

一级

光泽(60°)

10.1

粘度(KU)

120

表干/实干(min,25℃)

15min/30min

储存稳定性(50℃,7d)

四周无分层,絮凝以及主要沉淀物

 5,滑石粉在涂料中的缺陷。

(1)滑石粉在涂料中有很大的应用,但也不是每一种涂料都添加,如塑胶漆就不常用,透明度要求特别高的油漆中也不用或少用滑石粉。

(2)添加量不宜过高:滑石粉的添加量在涂料中对漆膜的物理性能影响是一个先提高后减弱的过程,如果过高,会使颜基比过高,导致漆膜物理性能,如百格,冲击等性能变差。

(3)导致粘度上升:滑石粉越细,其表面积越大,吸油量也就越高,涂料粘度也越高,会导致滑石粉的使用量受影响,所以需要作用改性过滑石粉,以降低体系的粘度。

(4)沉淀问题: 让我们先来了解一下填料沉淀的一个理论公式(Stockes formula公式):

沉降速度:V=2r2(ρ-ρ1)g/9n,式中,V代表粒子沉降速度,r代表粒子半径,ρ代表粒子密度,ρ1代表溶剂密度,n代表液体粘度,g重力加速度。从中可以得出:体系粘度越高,粒子密度越小,半径越小,越不容易沉淀,反之易沉淀。

所以,在涂料应用中,如果沉淀过快生成,则应该选取细度和密度小的滑石粉,另外要根据整体配方,使涂料体系粘度不要过低。

(5)絮凝问题:我们知道,滑石粉作为一种无机填料,与有机高聚物分子材料之间在物理结构和化学形态上有较大的差异,缺少亲和性,滑石粉在涂料中也不是溶解在体系中,而是以一种微小的颗粒分散在其中,所以我们有时要对滑石粉表面进行改性,改善滑石粉与聚合物之间的界面结合力,提高滑石粉粒子与聚合物的均匀分散性和相容性。

如何改性滑石粉?就是将带有两性基团的表面活性剂覆盖在粒子表面上,亲水基团朝向粒子表面,亲油基团朝向外面,这样与聚合物结合时就有好的相容性,达到改性的目的,扩大滑石粉的应用范围。


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