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湿法绢云母在涂料中的功能验证
滁州格锐矿业有限责任公司
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在涂料中，添加湿法超细绢云母粉，可以屏蔽紫外光照射，提高涂层的耐侯性，延迟粉化、变色; 高纵横比的二维片状结构，增强涂层的综合机械性能，防水抗渗、抗龟裂，增强耐污自洁性；耐酸、耐碱、耐高温，提高涂层的耐热和防腐性能。
一、湿法绢云母粉在涂料中应用的机理
（一：湿法绢云母具有独特的屏蔽紫外线特性
（1）晶体的偏光效应
美国的H.S.卡茨等认为：无机填料的消光性能决定于矿物晶体的取向不同，决定于其吸收或反射紫外线的能力。 绢云母矿物结构属单斜晶体系，有三个结晶轴A、B、C（见图2），A轴与C轴之间的夹角为93°，B轴垂直于A轴和C轴。绢云母有三个主折射率：Ng=1.588-1.615,Nm=1.582-1.611,Np=1.562-1.572,光性方位：Ng平行于B轴，Nm与A轴之间有3°夹角，Np平行于C轴。光率体图（图1中心）：由Ng-Np面（直立），Nm-Ng（水平面）Nm-Np(纵切面)三个椭圆切面组成，Ng-Np椭圆切面有两个光轴，称为光轴面（Ng-Np）,以Np(c轴)为平分线，夹角2V=15-30°白云母的光轴角为30-50°。无机矿物的消光作用程度与光轴角有关，光轴角越大灰暗度越浅，干涉色越高；光轴角越小，灰暗度越高，消光作用越好。所以绢云母矿物屏蔽紫外线，微波的作用要好于白云母，比其它无机填料更优越。
另外遮光效应与矿物的排列有序度有关，颗粒状、纤维状矿物在涂膜中排列无序，取向随意。而片状绢云母在涂膜中具有高度的定向性，一般为平行排列，上下重叠，当上下两薄片的光轴面（Ng-Np）相互垂直时将会产生全消光，斜交时产生干涉色。
（2）层间水分子的干涉效应
绢云母晶体中含有结晶水，比白云母高2%，结晶水的折光率1.33而铝硅酸盐的折光率为1.522-1.615，两者相差较大，折光效应较强，绢云母结构中层与层之间间距约为10 ，与紫外线和微波的波长相近。当自然光穿过绢云母晶体时，因晶体偏光振动，将光分解成光速不等的Ng、Np两束偏光，再穿层时再分解，导致Ng′Np′相重合在一个偏振面上，偏振光能量逐次衰减至零时，则完全屏蔽，出现消光。

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（3）绢云母的紫外线吸收性能测试
高性能的涂料希望原材料能提供优良的耐候性能，一般认为：填料的耐候性取决于紫外线吸收能，吸收紫外线的能力越强对涂膜的耐候性贡献越大。现将钛白粉以及我公司的湿法绢云母、高岭土等填料的紫外线吸收光谱于图2。

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图2： 钛白粉、绢云母等颜填料吸光率测定图
备注：
1、检测仪器：Lambda 900 UV IS/NIR Spectrometer；
2、紫外光的波长在：190-370nm；

图表显示：金红石型钛白粉吸收紫外线波谷达到88%，格锐湿法绢云母吸收紫外线波谷达到85%，干法绢云母吸收紫外线的波谷为48%，煅烧高岭土的吸收紫外线的波谷为59%，而其它矿物填料基本没有吸收紫外线的功能。
较长的光波能量仅能使分子产生振动和旋转面产生热量。而紫外线能对有机物中C-H、C-C、C-Cl等化学键以及具有相同键能的物质产生破坏作用，从而引起有机物、高分子化合物降解成为小分子。紫外线照射会使涂料中颜料分子结构遭到破坏、分解，降解为其它物质，使色漆产生褪色或颜色变化。湿法绢云母粉的使用保护了高分子材料中的C-H键从而起到抗变色、延迟粉化等性能。
二：湿法绢云母的片状阻隔功能
无机矿物在涂料中对涂膜强度、耐水性的作用与矿物的物理形状有关，一般按下列顺序递减：片状＞纤维状＞柱状＞粒状。绢云母的晶体呈二维片状结构，且无论超细至何种程度均为片状，另外绢云母具有活性羟基基团，容易与乳胶液、溶剂中分子链相结合、缠连，在涂膜中平行排列，上下重叠，使涂膜内部形成一种致密的层网状结构，从而大大提高了涂膜的综合机械性能和抗渗透性。

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图3：湿法绢云母的电镜照片

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图4：水分在不同结构涂膜中的穿透途径

二：湿法绢云母在涂料中的功能验证
湿法绢云母以其独特的理化性质和应用功能正在以下涂料领域中得到广泛运用：建筑外墙涂料、防腐蚀涂料、粉末涂料、耐热涂料、绝缘涂料、路标涂料、防水涂料、防辐射涂料等特种功能性涂料。下面列举一些湿法绢云母粉在涂料中的应用实例。
一、利用绢云母的屏蔽紫外光的性能，提高涂膜的耐候性
（一）：在外墙乳胶涂料体系中，添加不同比例、不同规格的绢云母粉，进行人工耐老化测试，试验配方见表 1， 检测结果见表 2。

表 1 绢云母粉在外墙乳胶涂料中的试验配方

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表 2 空白与添加不同规格绢云母粉的性能测试表

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本试验按 GB/T 1865 规定进行，结果评定按GB/T 1766进行。从以上试验数据可以看出：在外墙乳胶涂料中添加绢云母，能使涂膜的耐候性大大提高，并且干法绢云母粉、伊利石绢云母粉对耐候性的贡献与湿法绢云母相比，也有一定的差距。
（二）：在纯聚酯体系的粉末涂料中添加湿法绢云母粉，试验配方见表 3，检测结果见表4：

表 3： 绢云母粉在纯聚酯体系的粉末涂料中的试验配方

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表 4： 绢云母粉在纯聚酯体系的粉末涂料中的性能测试表

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备注：固化条件200℃ 10min

从以上数据可以看出：在纯聚酯粉末涂料中，添加绢云母粉，不仅可以改善漆膜表观，提高铅笔硬度，增强耐水性，而且大大提高了漆膜的耐候性。具体试验数据见图5：

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从图5数据可知，在不加入绢云母的情况下，人工加速老化试验，涂层在800～900小时的时候会发生突变，光泽急剧下降，而加入绢云母后，能有效的抑制突变，使涂层仍能保持较高的保光率，增加涂膜的耐老化性能。
二、利用绢云母的片状叠加阻隔功能，提高漆膜的抗透水性能
在环氧富锌底漆涂料体系中添加不同规格、不同比例的绢云母粉，进行常规项目检测，具体实验方法见表 5和表6，配漆比为：甲：乙=10：1，检测结果见表7

表 5： 甲组份试验配方

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表 6：乙组份试验配方

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备注：二甲苯 : 环氧己酮=3:1

表 7：添加不同规格、比例绢云母的环氧富锌底漆性能检测表

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备注：＂ ★＂ ：指耐水性检测到 336h后，样板没坏，而停止试验。

从以上试验结果可以看出：绢云母片状叠加阻隔功能，可以明显提高漆膜的耐盐水和耐盐雾性能，同时湿法绢云母粉要优于干法绢云母粉和伊利石绢云母粉。
三、利用绢云母的消光性 ,可以替代消光剂使用，降低配方成本。
绢云母有一定的消光作用，善用这一点可以替代消光剂使用，降低涂料配方成本，提高市场竞争力。具体应用实例如下：

表 8： 试验配方及性能检测表

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从上表可以看出，在配方 3中将100的BaSO4改成绢云母，光泽比在配方4中加入10的消光剂光泽更低，但成本方面，配方3比配方4要低近500元一吨。 4/25/2007

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