水性涂料用功能矿物粉体材料研究进展及评价

水性涂料用功能矿物粉体材料研究进展及评价

孙亚光，余丽秀

（国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心，郑州　　４５０００６）

［摘　　要］　介绍了功能矿物粉体材料沸石、电气石、蒙脱石、蛭石在水性涂料中的应用，对矿物材料和涂料的性能及研究进展进行了评价。［关键词］　沸石；电气石；蒙脱石；蛭石；涂料

［中图分类号］　ＴＢ３３２；ＴＱ６３０．４　　　　　　　　　　　　　［文献标识码］　Ａ　　　　　　　　　　　　　［文章编号］　１００７－９３８６（２００４）０５－００１３－０４

１　　前言

水性涂料是涂料家族中的重要类型，有别于有机溶剂的油性涂料系列，其是以水做分散溶剂的多种系列涂料的总称，按成膜物质不同又可细分为丙烯酸、醋酸乙烯、苯乙烯、有机硅、氟树脂等的均聚、共聚或共混系列，主要用做建筑装饰用内外墙涂料，其应用同人类的生存环境密切相关。随着建筑业作为我国国民经济支柱产业地位的确立和人民生活水平的不断提高，水性建筑涂料的品种、产量和用量不断增加，其功能和质量近年来倍受人们关注。据有关资料报道［１］，国内水性建筑涂料产量已达涂料总量的４０％。

水性涂料按使用性质可简单分为普通装饰性涂料和功能装饰性涂料两类，其中，功能装饰性涂料不仅具有普通装饰性涂料的装饰功能，而且赋予涂料一些特殊功能。在水性涂料系列产品中，能冠以功能涂料的品种很多，如抗菌涂料、耐候性涂料、负离子涂料、环境净化涂料、防火涂料、防水涂料、防霉涂料、防蚊蝇涂料、耐热涂料、弹性涂料等，能用做增加涂料特殊功能的物质也很多，但功能由矿物粉体材料产生的功能装饰性涂料现主要有抗菌涂料、负离子涂料、环境净化涂料、耐候性涂料等，在涂料中发挥功能的主要典型矿物粉体材料有沸石、电气石、蒙脱石、蛭石等。

功能装饰性涂料不仅为消费者提供了新的产品和消费理念，也拓宽了水性涂料的应用范围，增大了建筑水性涂料的实用性和产品档次，提高了水性涂料在建筑装饰材料中的地位和作用，同时也为涂料生产企业带来了较好的经济和社会效益，相应也带动了上游矿物功能材料加工业的发展。２　　水性涂料用典型功能矿物粉体材料品种和作用２．１　　沸石２．１．１　　沸石的结构

沸石是由硅氧四面体在三维空间呈骨架排列、相连构成立体结构的矿物，　硅氧四面体中的部分硅可被铝置换，硅、

１３

铝四面体由共用氧搭桥相连形成集合体，不同铝、硅置换比率和连接方式形成特殊的微孔和通道，构成了结构不同、品种繁多的天然或合成沸石矿物（如常见的Ａ型、Ｘ型、Ｙ型、Ｚ型沸石等）；同时，也由于硅、铝置换，使集合体带一定量的负电荷；为了保持集合体电荷平衡，在微孔和通道内吸附了一定量的Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋等金属离子，但这种吸附离子间的作用力较弱，孔道已吸附离子可被其他更加稳定的Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋、Ａｇ＋、Ｃｄ２＋、Ｈｇ２＋等重金属离子置换，这种置换后的产物为沸石具有抗菌作用打下了基础。

沸石孔道中离子的吸附和交换受沸石硅铝比组成、结晶体构造、比表面积、阳离子种类及位置、吸附和交换环境等因素制约，不同沸石对不同金属离子间的交换有一定的选择性和饱和性。以Ｙ型沸石为例，用Ｌｉ＋、Ｋ＋、Ａｇ＋都可以完全取代沸石孔道中的Ｎａ＋，而用Ｒｂ＋、Ｃｓ＋只能进行部分取代；在交换度大于６８％时，Ｙ型沸石对一价阳离子的选择性交换顺序为：Ａｇ＋＞Ｎａ＋＞Ｋ＋＞Ｌｉ＋等。２．１．２　　沸石在水性涂料中的作用

经重金属交换处理后的沸石在水性功能涂料中主要用来做抗菌涂料，其抗菌原理是利用沸石载体带入的Ｃｕ２＋、Ｚｎ２＋、Ａｇ＋、Ｃｄ２＋、Ｈｇ２＋等重金属离子使细菌微生物机体结构变性，可抑制或杀灭细菌在涂料涂层表面的生长，达到使用抗菌涂料保持涂层自清洁和使环境被净化的目的。由于沸石特殊的微孔结构及所载金属离子同骨架的选择性结合，起抗菌作用的金属离子在涂料涂刷后能以一定的速率缓慢释放，达到使涂层具有长期抗菌的作用。用沸石载体制备的抗菌剂具有抗菌广谱、持久、安全、稳定性好等特点，为抗菌涂料批量生产提供了优质、经济的原料，也促进了抗菌矿物材料研究和产业的发展。

［收稿日期］２００４－０８－０１

［作者简介］孙亚光，男，４２岁，高级工程师。

孙亚光等：水性涂料用功能矿物粉体材料研究进展及评价

２．２　　电气石

２．２．１　　电气石的组成和结构

电气石是一种由Ａｌ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｂ和Ｆｅ等元素组成的含水和氟等的复杂环状硅酸盐晶体矿物，多产于伟晶岩及气成热液矿床中，其通式可表示为ＸＹ３Ｚ６Ｓｉ６Ｏ１８（ＢＯ３）３Ｗ４，式中Ｘ＝Ｎａ、Ｃａ、Ｋ，Ｙ＝Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｌｉ，Ｚ＝Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｇ，Ｗ＝ＯＨ、Ｆ、Ｏ等，同时矿物构成中也包含一些微量元素，电气石矿物化学成分非常复杂，被称为“自然界垃圾桶矿物之一”。根据富含元素含量，可将电气石分为 …… 此处隐藏：5029字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……