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    滑石粉、透明粉在水性木器涂料中的应用

    发布时间:2018-08-28  浏览:827次  字号:  

      滑石粉的主要成分为滑石,英文名为talcumpowder,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℃,吸油量35±5g/100g,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。
     
        第三:目前我国滑石粉生产现状
     
        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。
     
        第四:滑石粉的种类以及国家要求标准
     
        滑石粉在许多行业中有巨大的作用,主要有这九种类:1:油漆,涂料级滑石粉;2:塑料级滑石粉;3:橡胶级滑石粉;4:电缆级滑石粉;5:造纸级滑石粉;6:防水材料级滑石粉;7:纺织工业用滑石粉;8:陶瓷级滑石粉;9:化妆品以及医药用滑石粉。
     
        针对不同行业的要求,对滑石粉的细度,白度,失水率,水溶物,酸溶物,烧失量,重金属含量等要求各有不同,根据GB/T15342-2012的规定,涂料级滑石粉主要有以下要求:
     
    理化性能 一级品 二级品 三级品
    白度/%        ≥ 85.0 75.0 70.0
    细度 磨细滑石粉 明示粒径相应实验筛通过率≥98%
    微细和超细滑石粉 小于明示粒径的含量≥98%
    水分/%        ≤ 0.50 1.00
    烧失量(1000℃)/%  ≤ 7.00 8.00 18.00
    水溶物/%     ≤                          0.50
    注:其他质量要求,如刮板细度,吸油量等,由供需双方确定
        
        五:滑石粉在水性木器涂料中的应用
     
        对于水性木器漆而言,对光泽,透明度要求特别高的面漆,滑石粉不加或少加都可以,但对于底漆而言,滑石粉或者其他填料是不可缺少的存在,以利用它的填缝性,一般用量在5%-20%之间均可。
     
        滑石粉在水性涂料中主要有以下几方面的作用
     
        <1>作为填充料使用,降低涂料成本,这是根据滑石粉的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>作为辅助消光剂使用
     
        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>提供涂料防腐性
     
        因为滑石粉是片状结构,加入涂料中,由于延长了腐蚀物质在漆膜的扩散路径,可改善防护效果
     
        <6>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。
     
        以水性木器漆透明腻子的配方应用为例,如下表:    
     
    序号 原料 用量
    1 去离子水  13.5
    2 水性丙烯酸乳液 60
    3 分散剂 0.5
    4 流平剂 0.2
    5 创宇HSA-333高透滑石粉 20
    6 消泡剂A 0.2
    7 消泡剂B 0.2
    8 成膜助剂 3
    9 氨水(28%) 0.2
    10 增稠剂 0.2
    11 水性打磨剂innovol1908B 2
    总计 100
        
        涂料性能检测:
     
    序号 检测项目 结果
    1 附着力(ISO-2409) 一级
    2 光泽(60°) 8
    3 黏度(KU) 80
    4 硬度 H
    5 表干/实干 30min/3h
    6 打磨性 易打磨
    7 储存性(50℃,7D) 无分层,絮凝,沉淀
        
        此配方中,加入滑石粉,主要是利用了滑石粉的填充特性,减少了涂层缺陷,提高了耐蚀性,并且可以增加漆膜硬度。加入滑石粉可以降低乳液使用量,降低成本,并且可以提高涂料固含量,进而使涂层的表干能力,回粘性均得到提高,也增加了一次成膜厚度,减少施工时间。此配方加入滑石粉也利用了滑石粉的较好打磨的特性以及HAS-333的高透明特性。当然,对于实色的水性木器漆,也可以用白度较高,遮盖力强的创宇TP型系列滑石粉代替。
     
        六、滑石粉在水性木器涂料中需要注意的问题
     
        1:滑石粉添加量的选择:
     
        我们在水性木器涂料中加入滑石粉,主要是想利用滑石粉的低成本,填充性,良好打磨的特性,但滑石粉的添加量也需要有个度。
     
        <1>滑石粉会对木器漆的透明度造成影响:当然,对于高透明度的滑石粉,如上述配方中的创宇HAS-333以及类似型号HAS-666对透明度影响较小,这个就需要配方设计者根据不同的油漆类型来进行选择。
     
        <2>滑石粉添加量过高会造成附着力的下降
     
        这是因为水性涂料基本上都是单组份涂料,漆膜固化属于物理变化,当底漆直接与木板接触时候,涂膜在木板表面的导管或其他细小沟槽内形成一系列的“漆钉”,附着力的大小在很大的程度上决定于涂料中成膜物质向基材表面的渗透程度和形成“漆钉”的多少,所以,随着滑石粉,也可以是其他填料的增加,涂膜的附着力会出现轻微下降。
     
        所以,在滑石粉等填料在水性木器漆应用的时候,我们不仅需要考虑滑石粉的种类,也需要对滑石粉用量做一个选择,一般情况下,适量的滑石粉会增强漆膜的硬度,填充性,韧性以及打磨性,并且可以降低成本,但过多的添加量(比方说当PVC>CPVC时,树脂不能完全包裹润湿填料)会造成漆膜的附着力不好,涂膜龟裂,透光率变差等弊病。所以在进行滑石粉选用时,我们可以根据配方的PVC和CPVC来进行试验,选定。
     
        2、沉淀问题
     
        让我们先来了解一下填料沉淀的一个理论公式(Stockesformula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,当然,分散剂的选取以及良好的分散也会影响沉淀的生成。
     
        3、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(乳液)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,相容性和稳定性。
     
        七、透明粉的基本知
     
        透明粉基本定义:
     
        透明粉”是涂料行业的一个俗名,由于它优异的透明度、良好的外观以及极佳的填充量性。为了第一时间、第一印象突出它的主要特点,所以人们取以俗名“透明粉”。
     
        透明粉不是说它本身就是透明的,透明粉是外观程白色粉末状态,之所以叫透明粉是因为其分散于涂料之后形成的漆膜是透明的,而且透明度相当高,超过滑石粉等填料。
     
        透明粉的物理性质:
     
        透明粉并不是一种单一的粉体,主要成份是含镁、铝、钙的复合硅酸盐,属于无机盐,另外含部分硫酸盐和杂质。透明粉主要是用硅酸盐熔块制作及超细粉体加工,透明度高,白度好,折射率1.54左右,密度2.7g/cm3,吸油量25±5g/100g,莫氏硬度为6.7。
     
        透明粉的化学性质:
     
        透明粉无毒无味,耐酸耐碱腐蚀,具有极强的惰性,透明粉分为含结晶水和不含结晶水的品种。含结晶水的品种是指该产品的分子结构里化学结构水(即.H2O),其挥发份一般为15%-20%,挥发份的多寡取决于晶体矿岩的本身,也取决于生产过程的控制,不含结晶水的品种其主要成份是SiO2,含量达到90%以上,为天然结晶石英的加工型混合粉末,其白度大部分低于含结晶水的品种,透明度优秀,特别是在聚氨酯体系中,透明度更佳,其具有耐高温、耐候、耐酸碱、高硬度、抗塌陷、高绝缘的特性。
     
        八、透明粉的分类
     
        目前,我国还没有对透明粉行业做一个统一的标准,根据不同的行业,透明粉主要分这九类:1:高档透明底漆用;2:透明母粒用;3:印花胶浆用;4:云石胶用;5:高档油墨面漆用;6:透明塑料用;7:透明硅胶用;8:胶黏剂用;9;透明玻璃胶用。
     
        九、透明粉在水性木器涂料中的应用
     
        透明粉和滑石粉一样,在涂料中,都是作为填料来使用,我们都知道,作为无机物,填料是不参与漆膜的反应的,俗话说,结构决定作用,而两者在性能上有许多共同点,所以,透明粉和滑石粉对涂料的影响有共同点,比如说,填充性,优异的耐化学性,耐导电性等,也有不同点,比如说透明粉的高透明性决定了透明粉在透明漆中有更广泛的应用。
     
        透明粉可使用于高透明度的水性木器底漆,面漆,也可以用于实色漆上,相比较滑石粉而言,透明粉对漆膜硬度有更好的提高,这对水性漆而言,是一个巨大的优势,一般用量在5--25%之间,具体可根据实际情况来增减。
     
        透明粉在水性涂料中主要有以下几方面的作用:
     
        <1>由于其本身的折光率与绝大多数合成树脂的折光率非常接近,所以其具有高透明性,即使较高的使用量也不明显影响成品的透明度。
     
        <2>由于透明粉硬度高,能提高涂料的硬度,表面光滑性和耐磨耐刮性。
     
        <3>由于透明粉的低吸油量,有利于提高添加量而不明显影响透明度及粘度,降低产品的配方成本,也适合做成高固低粘的涂料。
     
        <4>由于其易于分散,对各种树脂具有良好的浸润性,吸附性能好,增加涂料的表面效果及附着力。
     
        <5>由于透明粉惰性、稳定性强,加入到涂料中,使涂料具有优良的耐候性和优良的抗腐蚀性能。
     
        <6>透明粉具有绝缘性,所以添加后可提高涂料的绝缘性。
     
        以透明粉在水性木器漆底漆配方应用为例,如下表
     
    序号 原料 用量
    1 去离子水 10.05
    2 水性丙烯酸乳液 71
    3 分散剂 0.4
    4 创宇7005w水性透明粉 10
    5 PH调节剂 0.1
    6 消泡剂 0.3
    7 成膜助剂 4
    8 增稠剂 0.6
    9 流平剂 0.35
    10 防腐剂 0.1
    11 流变剂 0.1
    12 水性打磨剂innovol1908B 3
    总量 100
        
        涂料性能检测: 
     
    序号 检测项目 结果
    1 附着力(ISO-2409) 一级
    2 光泽(60°) 18
    3 黏度(4#杯) 50S
    4 硬度 H
    5 表干/实干 30min/4h
    6 打磨性 易打磨
    7 储存性(50℃,7D) 无分层,絮凝,沉淀
       
        此配方中透明粉的作用也主要是利用其高透明度,高硬度,成本低,抗塌陷,较低的吸油量这些特性,增加了漆膜的成膜致密性,硬度,耐划伤性,耐化学性,加了透明粉之后,其填充性比不加的配方好很多,降低了配方成本,且对涂料的干膜通透性影响不大。
     
        十、透明粉在水性木器涂料中要注意的问题
     
        <1>发白和蓝光现象
     
        透明粉有含结晶水和不含结晶水两种:含有结晶水的透明粉是在常温常压下相对稳定,在50°--130°区间不稳定,分别失去一到多个结晶水,进而材料开始变白或通透性下降,另外有一定的蓝光现象,在一些深色底材上如果施工过厚或一次性使用过多,容易由蓝光现象引起发雾,所以在使用中也受到一些局限性,不过含结晶水的打磨性方面要好于无水的。
     
        不含结晶水它的特点是做成的涂料成品不会产生蓝光,重涂性好,克服了含结晶水品种的部分弊病,但是其色相与打磨性比含结晶水品种略差,稳定性与贮存性却更胜一筹。不过由于其硬度相对较高,所以生产企业在生产过程中难度相对较大,电耗等也相对上升,所以其综合成本要高于含结晶水的品种。
     
        <2>比较难打磨
     
        透明粉(特别是不含结晶水的)的高硬度、光滑度会造成漆膜难打磨,需要调整配方体系,调整漆膜干速,添加打磨剂,增加打磨成本。
     
        <3>沉淀问题
     
        这个和滑石粉有一样的问题,且严重于滑石粉。由于其密度较大,吸油量低,容易沉淀,沉淀的产生不是单方面的因素,这个和防沉剂种类,填料的用量,填料与体系相容性,整个体系的粘度等有关,可以通过添加增稠剂,分散剂的合理选取等方面来调整,以适应市场对产品防沉淀的要求。
     
        <5>容易吸潮:
     
        含结晶水的透明粉易失水,也易吸潮,所以要求其包装必须防潮,储存于阴凉干燥处。对产品在储运过程中的要求也相对较高。而不含结晶水的品种就无此烦恼。   
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