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甚至直接或过多地填充往往导致材料的某些力学性能下降以及易脆化等。因此,除了粒度和粒度分布的要求之外,还必须对无机粉体体质颜料表面进行改性,以改善其表面的物理化学特性,增强其与基质的相容性或分散性,以提高材料的机械强度及综合性能,进一步改善其性能并拓宽其应用领域。经表面处理或改性的体质颜料称为活性体质颜料,未经表面处理或改性的称为普通体质颜料。
从化学成分上划分 体质颜料基本上均为钡、钙、镁、铝等金属的硫酸盐、碳酸盐、硅酸 盐等的盐类、氧化物及氢氧化物,或从前两类物质衍生的错合双盐类(见图2)。常用的体质颜料有硫酸钡(天然重晶石粉、沉淀梳酸钡)、碳酸钙(轻质、重质)、高岭土、有机膨润土、硅酸镁(滑石粉)、云母粉、硅土等。钡化合物。分为天然硫酸钡(重晶石粉)和沉淀硫酸钡两种,化学成分为BaSO4。硫酸钡是一种化学性质极为稳定的体质颜料,耐酸、耐碱。可使涂膜坚硬和增加不透性,与少量氧化锌合用还能提高耐磨性。缺点是密度大。不同类型硫酸钡对粉末涂料光泽有不同程度的影响,用于无消光剂成分的粉末涂料产品中,采用沉淀硫酸钡的涂层光泽在90%以上;采用超细天然硫酸钡(粒度在0.1~2μm)光泽在80~90%;而天然消光硫酸钡(通常粒径5~15μm)光泽在60~80%。因此,对于不同光泽产品可选择相应的硫酸钡。对于物理消光产品体系,消光硫酸钡有利于光泽降低,而在化学消光体系,消光硫酸钡对光泽降低无益反而可能会使光泽会上升,建议化学消光产品体系采用超细硫酸钡。
硅化合物。包括粘土、硅土、白炭黑等。石英粉属硅土类,是天然的二氧化硅,质地坚硬耐磨性强,缺点是不易分散,容易沉淀。硅藻土比石英粉软而细,化学性质稳定。硅类体质颜料由于孔隙率较高、吸油量较大,常用来做消光作用填料使用,特别是沉淀白炭黑在溶剂型涂料充当消光剂使用。硅类体质颜料硬度高,可以作用粉末涂料的增硬填充剂。另外,硅类体质颜料具有极高的耐高温性能,又在高温下与铝粉颜料发生化学反应,故常用作耐高温的功能性填充料。而气相白炭黑,具有特殊的晶体结构,常用作粉末涂料后加的流化剂。
纳米材料和宏观材料迥然不同,具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性。纳米材料会表现出特异的光学、电学、磁学、热学、力学、机械、化学等性能,往往不同于该物质在整体(大块固体)状态时所表现的性质。纳米材料如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电,原来绝缘的二氧化硅、晶体等,在某一纳米级界限开始导电。纳米材料由于极细的晶粒,大量处于晶界和晶粒内缺陷的中心原子以及其本身具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等四大特殊效应,纳米材料与同组成的微米晶体(体相)材料相比,在催化、光学、磁性、力学等方面具有许多奇异的性能。因而成为材料科学和凝聚态物理领域中的研究热点。将纳米材料用于涂料中,这些特殊功能改变了涂料的固有特性,使其某些性能有极大提高。目前,已开发出了许多应用粉末涂料的纳米材料,如纳米硫酸钡、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛、纳米氧化锌、纳米氧化铝、气相纳米氧化铝、气相钠米二氧化硅(又称白炭黑)等。纳米材料与微米级材料表现出明显的补强作用,不再简单地做填充料降成本使用。像纳米二氧化钛、纳米氧化锌等均具有杀菌消毒与吸收紫外线功能。气相氧化铝和气相二氧化硅是用于粉末涂料后混的性能优异的气雾分散剂,用量仅为0.1%~0.3%即大大增强粉末涂料颗粒的流化性分散性能。
从体质颜料粒形及晶体结构上划分 体质颜料颗粒形状。体质颜料供应的粒子大小范围从0.01到44μm有不同的形状,包括球状、纤维状(或针状)和片状等,不同形状的体质颜料在各种聚合物中表现出不同的作用效果。粒子形状影响颜料的堆积、涂膜的柔软性、开裂弥补等,粒子尺寸和粒子尺寸分布影响遮盖力、粘度、涂膜孔隙率、基料和表面活性剂的需求量、光泽、细度等。体质颜料是否与基料起反应关系到盐水喷雾,起泡,抗腐蚀和开裂。一般来说,纤维状、薄片状的体质颜料有助于提高制品的机械强度,但不利于成型加工。反之,球状体质颜料可以改善制品的成型加工性能,但却可能使机械强度下降。体质颜料是通过磨碎矿石或分裂石头的形状,或通过化学沉淀并根据需要再精制和尺寸分级过程来制造。它们的尺寸分离是采用湿法或干法过筛、浮选、离心分离等手段。原料的来源及处理过程将影响颜料的性能。
高效增电剂粉末涂料专用
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