涂料科普：填料及在涂料中的应用

填充颜料(填料)从名称上看可能使人联想到：不具有大的重量要性，其价值仅是供肤浅的研究之用。但实际上，填料对大多数着色涂层的性能均有很大影响。因为填料类型多，性能差异极大，大多数涂料配方人员尚未彻底搞清其性能和最佳应用场合。这种情况提出了一个问题，就是利用专用型填料以提高涂料产品质量的可能性。

    白色填充颜料是折光指数相当低的矿物性物料，互相之间的区别在于组成、粒径和粒形，在有光和半光涂料中呈现出很低的遮盖性能，但在平光漆中却能在低成本的基础上赋予涂层一种“高干遮盖”效应(空气/颜料界面间)。因此，填料可用以调整涂料的光泽、质地、悬浮性、粘度等，填料的主要类型有碳酸盐、硅酸盐、硫酸盐和氧化物。

    实用填料的粒径范围是0.01～44μm，形态有球形、针状、纤维状和片状。填料粒子形态影响其包装、涂膜的柔韧性和龟裂性等。粒径和粒径分布影响遮盖力、粘度、涂膜孔隙度、介质和表面活性剂需求量、光泽和细度等。填料与涂料基料之间反应性是很重要的，它将影响涂膜的耐盐雾、起泡、锈蚀和龟裂性能。

    在用一种填料取代另一种以产生相当涂料性能方面已进行了大量工作，并发现当填料互相以 等重量或等体积进行替代时，会产生不同的涂料性能如：稠度、耐久性、渗透性、耐擦洗性、耐污染性、保光性等等。

    填料是通过研磨天然矿石，或通过化学沉淀后再加工精制和粒度分级而制得的，其分离过程 包括用湿法或干法筛分，浮选和离心分离。原料和加工工艺可能影响其颜料性能。

    碳酸钙或白土：CaCO2

    无论是内用或外用涂料中，这是一类最常用的填料，作用在于控制涂料的光泽、防霉、稠度和降低成本。碳酸钙有天然和人工合成(沉淀法生产)两种类型，粒径范围极广，0.05～44 μm都可适用。
   
    天然碳酸钙用量很大，因其价格便宜，在有些用途中是相当合适的。粒径较粗的品种只限制用于腻子、嵌缝浆、金属用底漆和其它高颜料份、要求流动和粗糙面的制品中。粗粒径碳酸钙消光能力很低。中等粒径品种主要用于内用平光和半光涂料以及房屋用涂料。细粒径品种大部份是通过沉淀法生产的，用于印刷油墨。通常是将两种粒径的碳酸钙配合使用以获得性能平衡。

    天然碳酸钙填料的原料有石灰石、大理石、英国碳酸钙。大多数品种CaCO3含量为95%～99 %。有些品种是干磨后再经浮选而制备的。较细的是用湿磨，随后再通过沉淀或离心法分级。许多品牌之间的粒形、平均粒径、粒径分布和纯度差别很大。

    天然碳酸钙填料也广泛地应用于户外房屋用涂料，可单独应用，也可与滑石粉配用。与滑石粉相比，天然碳酸钙能降低粉化速率，改进保色性，提高抗污染性能。上述用途提出了对粒径的特定要求。细粒径品种，尤其是称为“微细”级品种，能使涂层产生裂纹倾向。经过测试证明这类碳酸钙填料粒径应较大，介质需求量较低，活性也应较低。这类填料也适用于户外房屋用乳胶漆以提高保色性能。

    碳酸钙是碱性物质，在水基涂料中可起到缓冲剂作用，但不能与对碱敏感性彩色颜料一起共 用，如铁蓝和铬绿；也不能用于可能遇有水溶性铁盐或铜盐之场合。碳酸钙不能用于酸性催化的三聚氰胺聚酯烘漆，因为会与催化剂发生中和反应。

    作为一种类型，沉淀或合成碳酸钙填料的CaCO3含量为98%～99%，其粒径小，粒径分布狭窄，吸油量高，亮度高于天然产品。其中更好品牌的粒径范围为0.03～8μm，正属于胶体范围。有报道说，对于内用乳胶漆和纸张涂层遮盖力来看，其最佳粒径约为0.2μm。沉淀碳酸钙最适用于需要最高干遮盖力的场合。有些品种经过松香或脂肪酸表面处理，进一步改进了其湿润和分散性能，用于有光涂料中也无明显失光倾向。在有些配方中能降低表面孔隙的渗透性，因而提高了头道涂层的封闭作用。

    硅酸镁或滑石粉：2MgO