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一文了解碳酸钙在涂料中的应用特性及发展趋势!

   日期:2018-11-28     浏览:232    评论:0    
 碳酸钙是涂料中应用最为广泛的体质颜料,在漆膜中起骨架和底材的填平作用,同时改善涂料性能。
  • 腻子粉中,70-80%为重钙;
  • 稠漆中,碳酸钙用量一般在30%以上;在水性涂料中,碳酸钙用量为20-60%;
  • 罩面漆中,碳酸钙是理想的消光填料,如无光白酪胶墙漆含重质碳酸钙11.5%;
  • 金属防锈涂料中,碳酸钙具有一定的防锈作用,适当用量约为30%;
  • 聚乙烯醇类的106、803等建筑内墙涂料中,一般含轻质碳酸钙16%-20%;
  • 室内装饰漆中,如聚醋乙烯乳漆中通常含有约10%的碳酸钙。

碳酸钙在涂料行业中的应用

1、乳胶漆用碳酸钙

碳酸钙在乳胶漆中的作用:

  • 作为体质颜料,具有填充作用,使之细腻、均匀、白度高。
  • 具有一定的干遮盖力,一般使用超细产品,当其粒径与钛白粉粒径接近时,可提高钛白粉的遮盖效果。
  • 可提高漆膜的强度、耐水性、干性、耐擦洗性。
  • 降低成本,使用量为10%-50%。

例如,超细重质碳酸钙粉体材料对缩短乳胶漆生产过程中的分散砂磨时间、提高遮盖力、改善乳胶粘度、降低钛白粉用量及改善腻子的打磨性能等均有显著效果。

在设计涂料配方时,高性能的乳胶漆采用超细碳酸钙,低档乳胶漆选择粒度相对粗、吸油值低的重钙。

目前,在内墙乳胶漆中应用效果较好重质碳酸钙粉体,其粒度控制d97<10μm、d50约为1.5μm、白度>95%、CaCO3≥98%。

 

2、汽车漆用碳酸钙

汽车在行驶过程中,车底和车轮挡泥板等处经常受到泥沙、碎石和污水等的撞击冲刷,因而涂在底材表面的涂料极易损坏,而失去防腐能力,底材会很快锈蚀而致穿烂。

为了解决这一问题,需要在这些部位涂布具有耐砂石冲击和防腐蚀性能的车底涂料。PVC塑溶胶系是汽车底盘漆中的一种,其主要由PVC糊树脂,增塑剂、填料(碳酸钙)、稳定剂、增粘剂、溶剂和其它助剂组成。

碳酸钙用量将近占总组分的30%(具体用量还要根据配方而定)左右,而纳米碳酸钙的加入较之普通的碳酸钙将会较大程度上改善体系的流变性能和膜的抗冲击性能。

汽车底盘漆,在施工喷涂过程中要求做到易喷,粘度低,流动性好,而在施工后要求粘度大,可防止沾降和流挂。这就需要涂料在高剪切速度下,粘度明显变低,就能易于喷涂流平;而在低剪切速度下或静止状态下具有高粘度,可防止涂料沉底和流挂,涂料的这种性能称为触变性,而纳米碳酸钙产品在施工性能,结构性能方面可以很好的满足这一要求。

汽车底盘漆专用纳米碳酸钙具有如下特点:

 

  • 具有高的活化度;
  • 具有较高的屈服应力;
  • 具有良好的触变性;

某公司汽车底漆用纳米碳酸钙技术指标
3、油墨用碳酸钙

碳酸钙在印刷油墨中大多是起降低成本和增加容积的填充作用,一般要求高性能的超细碳酸钙,主要特点是颗粒微细,约在0.02-1.0μm之间,比表面积较大,具有吸油量大、透明度好、亮度好、稳定度较好等优点。

实际应用中,采用纳米轻钙粉或者纳米活性轻钙粉最合适。但是纳米活性轻钙粉价格高,所以大多数采用纳米轻钙粉作为油墨生产。

用活性碳酸钙配制的油墨身骨及黏性比较好,具有良好的印刷性能,干燥快,而且没有副作用。由于颗粒小,用于油墨产品中表现出优异的分散性、透明性、极好的光泽和遮盖力,以及优异的油墨吸收性和干燥性,因此印品细腻、网点完整。尤其是在油墨广泛采用树脂连接料后,活性碳酸钙以其优异的稳定性,几乎已经取代其他填料了。

目前,国内高档油墨填料大都采用超细碳酸钙,且必须经过活化处理,晶形为球形或立方形。

4、粉末涂料用碳酸钙

粉末涂料用的填料普遍含有重金属物质,不符合国际标准的重金属含量,特别是出口到欧洲、美国的产品中,对重金属含量的要求极为严格。碳酸钙是一种既便宜又不含重金属元素的白色填料,在粉末涂料中完全可以取代常用的硫酸钡填料。主要用于玩具、婴儿车、体育用品、厨房用具及家电等的涂装。

碳酸钙在粉末涂料中的应用:

  • 可用作高光涂料产品的填料;
  • 半光涂料产品,一般可直接加入碳酸钙配制,无须加消光剂,节约成本;
  • 本身为白色的无机颜料,可与钛白粉配合使用,降低成本;
  • 相对其它填料,碳酸钙最适合于一些要求重金属含量低的环保产品,如儿童玩具、婴儿车等;
  • 可提高涂料上粉率和喷涂面积,尤其用在混合粉中较明显。

例如,超细活性碳酸钙具有与硫酸钡相近的吸油量和光折射率,但密度远小于硫酸钡,在相同填料用量的情况下,可使粉末涂料的密度降低,从而提高喷涂面积。同时由于具有良好的带电性能,可以提高粉末涂料的上粉率。另外对粉末涂料的边缘覆盖力、涂膜硬度、以及疏松防结块等性能亦会有一定程度的改善。

涂料行业用碳酸钙的发展趋势

1、纳米化

在涂料工业中,纳米碳酸钙具有空间位阻效应,在涂料配方中能起到防沉降作用,而且还能添加白度和光泽而不影响遮盖力,可以明显地改善涂料的存储稳定性。

利用“蓝移”现象,将其添加到乳胶中,能对涂料形成屏蔽作用,达到抗紫外老化和防热老化的目的,增加涂料的隔热性。纳米碳酸钙作为填料,填充到涂料中可以大大提高其柔韧性、硬度、流平性、漆膜的沉积性和渗透性。

外墙涂料:将纳米碳酸钙应用到外墙涂料中,涂层展现强烈的“疏水性”,涂层的抗裂强度、耐污染性均得到增强。

水性乳胶涂料:一般乳胶漆配方中,均含有一定量的刚性颗粒,有的配方中含量还相当大,这些刚性粒子的存在会导致涂膜中应力过于集中,使树脂产生裂纹,纳米碳酸钙的引入,使之与树脂间产生更多的接触几率,产生更多的微裂纹并引起弹性形变,将更多的冲击能量转化为热能吸收掉,从而提高韧性。

通过在传统的乳胶漆中添加颜填料量2%-5%的经特殊聚合物表面处理的纳米碳酸钙,发现不仅涂料的流变性、开罐效果得到改善,更为惊讶的是耐水性、耐洗刷性、硬度均得到大幅度的提高,且耐洗刷性的增加呈现的是几何级数的增长。

目前日本的白石、意大利西姆等公司生产的纳米碳酸钙均主要用于改性水性乳胶涂料的性能。

纳米碳酸钙由于其纳米尺寸效应,大的比表面积,表面原子处于高度活化状态以及与聚合物有很高的界面相互作用,当添加到涂料中后,使涂料获得特殊的改性功能。纳米碳酸钙因具有良好的触变性而应用于汽车底盘防石击涂料及面漆。

2、功能化

随着科技研发和生活质量水平的不断提高,消费者对产品功能的要求更高,高性能、多功能化已成为涂料行业的发展趋势。

在涂料体系中加入纳米碳酸钙、纳米ZnO等,可使涂料具有抗菌、防霉作用的同时会提高涂膜的耐候性能,大大提高涂料的综合品质。

近几年来,国内外的部分涂料生产厂商及研究机构已开始着手研究利用非金属矿及深加工产品功能性来改善或赋予涂料新的功能,这一领域已成为建筑涂料产业的一个新的热点。

3、表面改性

近年来,将纳米碳酸钙应用于涂料中以期改善涂料性能是涂料界关注的热门话题之一,纳米碳酸钙直接应用于涂料中,存在以下缺陷:

  • 颗粒表面能高,处于热力学不稳定状态,极易团聚;
  • 碳酸钙表面亲水疏油,极性很高,在有机介质中难以分散,与基料的结合力差,易形成界面缺陷,导致涂膜性能下降。

纳米碳酸钙颗粒应用于涂料中,要涉及到纳米材料与基料的相容性,涂料的成膜基料与塑料、橡胶等高聚物在官能团的种类与数量、相对分子质量等方面明显不同,进而导致聚合物的表面极性及与颜填料的相互作用方式皆有区别。要使纳米碳酸钙成功应用于涂料中,必须对纳米碳酸钙进行表面改性。

4、专用化

另外,随着碳酸钙工业的发展,已出现了不少专用涂料碳酸钙。有的具有特定的晶形,有的粒径小于0.1,有的不易沉降,有的具有高光泽,有的易分散,越来越多的高端生产商在寻求涂料专用碳酸钙。


 
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