云母粉在涂料中的應用

1、濕磨（絹）云母粉一一涂料功能性填料填料，云母，涂料，功能性、濕磨（絹）云母 在涂料中應用機理據國內外有關參考文獻介紹，無機礦物在涂料中對涂膜強度作用的大小與礦物形 狀有關，一般按下列順序遞減：片狀，纖維狀，柱狀，粒狀。另外濕磨（絹）云母具有活性羥基基團使其容易與乳液有機地結合起來， 濕磨（絹） 云母片狀顆粒在乳液及水的混合物中極易分散懸浮，在涂膜中平行排列、搭接和 重疊，形成一種疊層結構，增加了涂膜的致密性，從而提高了涂膜強度、耐洗刷 性、抗透水性、防止龜裂?？?微波、 能濕磨（絹）云母粉在建筑外墻涂料中應用可以大幅度的增強涂料的抗老化性、 紫外線等耐侯性指標，這主要是由于片狀結構的濕磨（絹）

2、云母對紫外線、 紅外線具有極好的屏蔽效應，而且濕磨（絹）云母的化學組成穩(wěn)定，呈惰性， 耐酸堿，從而使涂料更適應酸雨等日益惡化的氣候環(huán)境。二、濕磨（絹）云母 與其它無機填料應用之比較濕磨（絹）云母與其它無機填料應用之比較表填料碳酸鈣滑石粉高嶺土硅灰石濕磨（絹）云母礦物 主要 特征形狀粒狀層狀、片狀片層狀、多孔狀針狀片狀比重g/cm32. 652. 602. 622. 612. 62白度90-9590-9780-9080-9070-85耐酸堿差中中差好在涂 料中 功能涂膜強度一般中一般好好懸浮性一般好好好好抗透水性差好中中好抗老化性差較好中中好價格低中中高中中高三、濕磨（絹）云母 在涂料工業(yè)中應用

3、具有以下特點和功能1、片狀結構，加入涂料中能提高涂料阻擋紫外線和水分穿透勺能力，與成膜物 質發(fā)生化學反應， 使之成一體， 使涂膜能有消地阻擋光線勺穿透， 提高其耐水性 和耐侯性，防止龜裂、延遲粉化，延長涂膜勺使用壽命；減少樹脂勺用量，從而 降低生產成本。2、片狀結構，可以提高涂料的致密性，消除針孔不良現象。3、提高涂料的分散度和涂膜的耐大氣、耐水性，改善涂刷均勻性。4、化學穩(wěn)定性好：具有優(yōu)良的耐熱和耐酸堿性；具有抗菌、防霉的作用。5、調節(jié)涂料的流變性能，如增稠、防沉淀等。6、能增強涂層的豐滿度、堅韌性、提高耐擦洗性。7、與其他顏料及溶劑有良好勺相溶性，濕磨（絹）云母能吸附染料分子進入晶格層間，

4、使涂料久不褪色。8、調節(jié)涂料的光學性能，改善涂膜的外觀，對涂料體系具有消光性。9、在戶外涂料中，云母通過反映光線而賦予涂膜亮光，這對于有些產品是很重要的。四、濕磨（絹）云母 應用實例通過試驗，發(fā)現在外墻涂料中添加 312%勺濕磨（絹）云母粉與其它無機礦物 填料如：碳酸鈣、滑石粉、高嶺土等相比，涂膜的表觀、光澤、防透水性、韌性 均有所提高。 800目比 400 目效果佳；說明粒度越細、效果越好。經質檢站人工 老化指標測試， 1 000小時后，涂膜不變色、不粉化。 （ 具體指標見下表 ）濕法云母粉在涂料的應用濕法云母粉與干法云母粉的區(qū)別云母是一類結構復雜的水合鋁硅酸鉀或類似的礦物，品種較多，例如白

5、云母muscovite KAI 4（Y）（OH） 4 （Y = Al 2Si602o,下同）、絹云母 sericite K2Al4（Y）（OH）x （X > 4）、金云母 phlogopite K2Mg6（Y）（OH,F）4、黒云母 biotite K2（Mg,Fe）6（Y）（OH） 4、鈉云母 paragonite Na2Al4（Y）（OH） 4 以及含鋰、釩、鉻等等的品種。一種天然云母 常含其它品種, 而不同品種云母的理化性質大體相同。 氟金云母 fluorophlogopiteK2Mg6（Y）F4 是人工合成的。天然云母常見于花崗巖、偉晶巖等,有極高的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,不被 酸

6、堿等腐蝕，到500 800r才失去結晶水，可在5001200OC高溫下正常工作。云母的最大特點是具有極其完美的片狀晶形， 數百平方厘米或更大的晶片， 可剝 至約 1 微米厚，甚至達到納米級（極限為約 1 納米厚）。這樣的晶片舉世無雙、 僅有絕無。這些晶片堅硬而有彈性,晶面光滑如鏡而呈現珠光。晶片質地致密, 氣體、液體不能穿透。晶片能吸收紫外線、反射紅外線。云母還具有極高的電阻（1012-15歐姆 厘米）。同時擁有這么多優(yōu)異性能的物質是罕見的，故云母的應 用非常廣，如特種電阻、化妝品和戶外材料（如外墻涂料）的抗紫外劑、潤滑油 和油墨的成分、珠光顏料的原料以及涂料、塑料、橡膠等的功能性填料。用云母

7、礦作原料生產云母粉，目前方法有干法和濕法二種。云母礦的品位一 般都很低（ 20 40 ），而干法生產沒有洗礦，原礦在手工剔除肉眼可見的石 塊之后直接用于干法磨粉， 所以干法云母粉的云母含量取決于礦的品位， 純度變 化很大（ 30 50 ），不可能制得高純度的云母粉，產品中大部分是石粉（石 英、長石、黏土等的粉末）而不是云母粉。元素分析顯示SiO2含量高得驚人（70 % 左右），而 K2O 很低（ 35 ）或沒有（用滑石粉、高嶺土假冒的云母粉）。如果用這樣云母粉配制涂料， 涂料的質量就會出現大幅度波動。 特別是干法生產 使用雷蒙磨之類的強力研磨機械， 在研磨中， 連石英砂之類的極其堅硬的物質都

8、磨成了微米級的粉末， 所以云母晶形被嚴重破壞。 即使形成了晶片， 由于晶片要 比顆粒脆弱得多，所以也被反復折斷，微粒徑厚比很低（ 10倍左右），厚度為微米級而不是納米級。 晶片多撕裂、 穿孔和表面磨毛等缺陷。 這種劣質產品在國 外主要用于制作牛毛氈、電焊條、鉆井泥漿等，一般不用作功能性填料。再者， 由于沒有洗礦，產品中鐵、鉻等元素含量高，催化漆膜的老化，并降低絕緣漆的 絕緣等級。由于1噸原礦能生產800 900 kg產品，生產方法又十分簡單，所以干法云母粉的生產成本很低。 而且， 干磨造成的晶形破壞是絕對無法補救的。 雖 然干法也可以磨得很細（如 1250目），但粒度分布通常都很寬（如 <

9、; 1 到160 微米幾乎平均分布）。干磨之后用淘洗來分除部分石粉，也可提高云母含量，但微米級的粉末極難 用淘洗來分除雜質， 效果很低，純度只可提高 10%20。一般也稱為“濕法產品”或“半干半濕產品”。真正的 濕法生產的全過程都在水中進行。 首先是洗礦， 利用浮洗劑和水的作用 將云母浮于水面而富集，再用高速離心除去殘存的砂子，達到高度純化的目的。濕法利用水和化學藥品的作用， 以及溫和的機械作用， 使云母層層化開， 制成晶 片極薄、粒徑適合的云母粉。然后再漂白脫色、洗滌、水相分級、沉降、過濾、 干燥、成粉和檢測包裝等，得產品。對于化妝品用的云母粉，還要進行脫除有害 元素的處理。加工過程非常繁復

10、，但是產品質量優(yōu)異，純度達到 95 以上。由 于絕不使用強力機械研磨， 工藝條件非常溫和， 云母晶片未受到任何破壞或損傷，所以晶片完美無缺，絕對沒有穿孔和撕裂等缺陷。晶片極薄，厚度達到納米級,5-6噸原礦/噸徑厚比很高（80- 120倍），產品的比表面積比干法產品大幾倍。 不含有害雜質, 粒度分布集中，品質穩(wěn)定。問題是濕法生產的原料單耗很高（產品），工藝很復雜，生產周期長，水電和藥品消耗也多，生產成本很高。但國際市場上的云母粉一般都用這種技術生產。干法云母粉除非有特殊原因，一般不用作填料。表1干法、濕法產品的粒度測試結果（實例）濕法粒徑（微米）1510152025303540體積<3.3

11、734.871.289.696.398.799.699.9100.0干法粒徑（微米）120406080100120140160體積<0.5929.764.685.794.597.799.199.7100.0注：干法產品到160微米才100 %通過，粒度分布范圍比濕法產品寬4倍。表2粒徑和比表面積測試結果（實例）單位：微米粒徑平均值粒徑中值粒徑峰值比表面積（cm2 / ml）濕法7.9536.8106.49014,348(1干法35.5930.8838.083,787注：（1）最高記錄超過18 000 cm2 /ml，比干法高4倍半；最高徑厚比（日本檢測）> 140倍。表3.元素組成

12、分析（工業(yè)品實例）（）SiO2Al 203K2OFe2O3MgO濕法產品48.9533.609.210.680.66干法產品70.4413.853.541.021.08干法云母粉不管磨得多少細，由于含有大量石英粉之類雜質，所以比重大, 而濕法云母粉則顯得疏松而輕。這種由極薄的晶片組成粉體，在水中和溶劑中易 于懸浮，如將少量云母粉置于水中，濕法云母粉浮于水面而不易下沉， 但干法產 品則較易下沉；在配制的涂料中，其沉降速度只有干法產品的幾分之一到十分之，所以這種涂料不宜沉降分層，穩(wěn)定性遠優(yōu)于使用干法產品者。云母粉在涂料中作用濕法云母粉微粒（晶片）直徑與厚度的比例（徑厚比）達到80-120倍，晶片厚

13、度僅數十納米至一百納米左右。 這樣的產品具有高度的遮蓋率和紫外吸收功 能，在漆膜中能形成高效的阻隔作用， 使腐蝕性物質在漆膜中擴散、 滲透和遷移 的變得極其迂回曲折（屏蔽和迷宮效應），穿透漆膜的時間延長到 3 倍，從而極 大地提高防腐涂料的性能。1）阻隔作用漆膜當然更是這樣。水、空氣中的氧和其它種種腐蝕性物質，以及硫酸、鹽 酸、燒堿等等，都是分子體積很小的物質，要穿透漆膜，并無多大困難。一旦穿 透，就會接觸基底（金屬和其它材料），將其腐蝕。而要提高漆膜的致密性，辦 法有二：（ 1）使用高致密性樹脂（漆料、粘結劑），但是這類特種樹脂往往很貴，它們的使用收到成本的限制； （2）使用片狀填料，阻隔腐

14、蝕性物質的滲透， 即使已經滲入， 也要防止它們穿透漆膜， 讓它們每前進一步就必須繞過云母粉晶 片，使腐蝕性物質穿透漆膜的途徑變得非常曲折迂回， 穿透時間大幅度延長。 這 種阻隔作用也被稱作“屏蔽效應”和“迷宮效應”，對于防腐涂料來說，是至關 重要的。在使用優(yōu)質云母粉的情況下（晶片的徑厚比至少 50倍，最好 70倍以上），穿透時間一般延長 3 倍。由于云母粉填料比特種樹脂廉價得多， 所以具有非常高 的技術價值和經濟價值。 （還有一個辦法是加入腐蝕抑制劑， 以便中和掉滲入漆 膜的腐蝕性物質，問題是腐蝕抑制劑一旦消耗殆盡，這種作用也就結束了）總之，使用優(yōu)質云母粉是提高防腐涂料和外墻涂料等的品質和性能

15、的重要手 段。在涂裝過程中， 云母晶片在漆膜固化前受到表面張力的作用而躺下， 自動形 成互相平行、 而且與漆膜表面也平行的結構。 這樣的層層排列， 其取向正好與腐 蝕性物質穿透漆膜的方向相垂直， 阻隔作用的發(fā)揮最為充分。 問題是云母粉的片狀結構必須完美，國外工業(yè)企業(yè)的內定標準是其徑厚比至少應當達到50 倍，最好在 70 倍以上，否則效果就不理想，因為晶片越薄，單位填料用量所形成的有 效阻隔面積也就越大，相反，晶片太厚的話，就無法形成多少阻隔層，而顆粒裝 的填料則根本沒有這種作用。還有，如果云母晶片有穿孔、撕裂，也會嚴重影響 這種阻隔作用（腐蝕性物質容易漏過去）。云母粉晶片越薄，單位填料量形成的

16、 阻隔面積越大，粒度適中（不宜追求過分細），效果就越好。許多專利文獻提及可使用云母粉、滑石粉、高嶺土等許多填料，用量的范圍 也拉得很大（如 2 90），這無非是為了擴大專利權的覆蓋范圍，并掩蓋技術秘密和技術訣竅。 滑石粉、高嶺土等的徑厚比僅僅 26 倍，即使是干法云母粉， 其徑厚比也只有 10倍左右，遠遠達不到 50倍或 70倍的要求，沒有工業(yè)應用價值。真正有工業(yè)意義的片狀填料，實際上就是濕法云母粉。2）改善漆膜的物理機械性能眾所周知，使用片狀和纖維狀填料的復合材料具有許多優(yōu)異的性能，如分散 應力、提高沖擊和拉伸強度、 改善尺寸穩(wěn)定性和抗變形性， 以及改變許多物理模 量等等，其機制如同混凝土中

17、的鋼筋，有關原理已廣為人知。總之，使用濕法云 母粉可以改善漆膜的一系列物理機械性能。 其中的關鍵是填料的形態(tài)學特征， 即 片狀填料的徑厚比和纖維狀填料的長徑比， 顆粒裝填料如同混凝土中的沙石， 起 不到鋼筋的增強作用。3）提高漆膜的抗磨性能樹脂本身的硬度都有限，而不少填料的強度也不高（如滑石粉）。相反，云 母是花崗巖的成分之一， 其硬度和機械強度很大。 所以，涂料中加入云母粉作填 料，其抗磨性能可明顯提高。車用涂料、路面涂料、機械防腐涂料、墻面涂料等 偏愛使用云母粉，即是此理。4）絕緣性能云母具有極高的電阻（1012-15歐姆 tm）,本身就是最優(yōu)異的絕緣材料。用云母粉來提高漆膜的絕緣性能是廣

18、為人知的技術， 故不予多說。 很令人感興趣 的是，它與有機硅樹脂或有機硅硼樹脂的復配物， 遇到高溫時轉化為機械強度和 絕緣性能良好的陶瓷性物質， 因此用這類絕緣材料制成的電線、 電纜，即使在火 災中燒毀之后，仍然保持原有的絕緣狀態(tài)。這對于礦井、隧道、特殊建筑物、特 殊設施等，是非常重要的。5）阻燃云母粉是很有價值的阻燃填料，如果配合有機鹵阻燃劑，可制得阻燃性和防火性涂料。6）抗紫外、紅外線性能云母具有優(yōu)異的屏蔽紫外線和紅外線等的性能。所以在戶外用涂料中添加濕法云母粉，就可以大幅度提高漆膜的抗紫外線性能，延緩漆膜的老化。 它的屏蔽紅外線的性能被用于配制保溫、隔熱材料（如涂料）。7）減少沉降如上所述，濕法云母粉的懸浮性能非常優(yōu)異。它是極薄的微小晶片，能長久地懸浮于介質中而不會沉降分層。 所以，用云母粉代替容易沉降的填料時， 涂料 的儲存穩(wěn)定性明顯上升。8）熱輻射和高溫涂料云母有良好的紅外輻射能力，如與氧化鐵等配合，可以造成優(yōu)異的熱輻射效果。最典型的例子就是在航天器涂料中的應用（使向陽面的溫度降低數十度）。許多加熱原件的涂裝，以及高溫設施的涂裝，都需要用含有云母粉的特種涂料。這類涂料可以在極高溫度下工作