中國粉體網(wǎng)訊 中國涂料行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃中指出，我國涂料行業(yè)的基礎(chǔ)研究要在涂料應(yīng)用基礎(chǔ)理論、新型原材料、先進裝備與自動化技術(shù)、涂層評估技術(shù)等領(lǐng)域，增強已有優(yōu)勢，培植新優(yōu)勢，取得一批達(dá)到國際先進水平的標(biāo)志性成果，使涂料行業(yè)基礎(chǔ)研究整體水平有較大提升。
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上海工程技術(shù)大學(xué)/迷涂新材料技術(shù)(上海)有限公司總經(jīng)理，上海工程技術(shù)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院客座教授周建龍先生
其中，重點指出在新型原料方面，涂料行業(yè)的發(fā)展強烈依賴涂料原材料工業(yè)的發(fā)展。涂料發(fā)展方向的綠色化、長效化、功能化需要不斷開發(fā)新型的樹脂、顏填料、助劑和環(huán)境友好型溶劑。關(guān)鍵核心原材料的國產(chǎn)化是涂料創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎(chǔ)。2021年6月29-30日，由中國粉體網(wǎng)主辦的“2021全國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展交流大會”在安徽池州隆重召開。會議圍繞“精細(xì)加工 高值應(yīng)用”，開展產(chǎn)、學(xué)、研合作，共同推動行業(yè)發(fā)展。
會議期間，中國粉體網(wǎng)邀請了上海工程技術(shù)大學(xué)/迷涂新材料技術(shù)(上海)有限公司總經(jīng)理，上海工程技術(shù)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院客座教授周建龍先生作了《重質(zhì)碳酸鈣在涂料中的應(yīng)用研究 》專題報告，為眾多涂料行業(yè)的參會者分享了重質(zhì)碳酸鈣的應(yīng)用技術(shù)，以碳酸鈣為案例探討了中國涂料行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃中重點提到的新型原料問題。在此，再次感謝周建龍教授同眾多與會專家共同出席2021全國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展交流大會并促進大會成功舉辦。
以下內(nèi)容，為會議期間由中國粉體網(wǎng)專訪周建龍教授相關(guān)內(nèi)容。采訪期間，周建龍教授就重質(zhì)碳酸鈣在涂料領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用問題表達(dá)自己的觀點，現(xiàn)與大家分享。
粉體網(wǎng)：周教授，您好。您作為迷涂新材料技術(shù)(上海)有限公司總經(jīng)理，又是上海工程技術(shù)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院客座教授，還曾出任過十幾家涂料企業(yè)總經(jīng)理、顧問，兼任過各種涂料協(xié)會的秘書長等職務(wù)，在涂料行業(yè)可以稱得上是名副其實的專家。現(xiàn)在想請您分析一下涂料對填料市場的需要情況是怎樣的?重質(zhì)碳酸鈣作為涂料填料性能上有何特點或優(yōu)勢?
周建龍教授：現(xiàn)代涂料工業(yè)的發(fā)展正快速朝著功能化、高裝飾性、環(huán)保與低成本化方向發(fā)展，填料作為涂料中的重要輔助成膜物質(zhì)，占有極大的比例，對于涂料配方的設(shè)計起著重要作用。填料在涂料中主要的作用有兩方面：一是填充作用，降低成本，因此在涂料配方設(shè)計中，填料通常被當(dāng)作低成本的原料添加到涂料中，以提高涂料的固含量；二是通過加入填料改變涂膜或漆料的物理和化學(xué)性質(zhì)。隨著涂料技術(shù)的發(fā)展，填料除了作為填料降低涂料成本外，還可改善或調(diào)節(jié)涂料各方面的性能，如光澤、遮蓋力、流動性、流平性、耐久性、膜牢固性、透氣性和流變性等�，F(xiàn)代涂料技術(shù)更加重視填料的第二方面也就是功能性方面的作用，如選擇不同種類和數(shù)量的填料，可有效改善涂料的貯存性能和施工性能，提高涂膜的機械強度、耐磨性、耐水性、防火、抗紫外線性、隔熱性和抗龜裂等。與顏料相比，大部分填料具有成本低、吸油量低和較易分散等優(yōu)點。所以，要獲得性價比高的涂料產(chǎn)品，顏填料性能的研究、改進與發(fā)展必不可少。
重質(zhì)碳酸鈣作為涂料填料，性能上有一系列的優(yōu)勢：白度高、純度好、色相柔和及化學(xué)成分穩(wěn)定;增加產(chǎn)品的體積，起一種骨架作用，降低生產(chǎn)成本;在厚漿漆中，重質(zhì)碳酸鈣可以使涂料增稠、加厚，起填充和補平作用;增加涂膜厚度上粉率和噴涂面積，提高涂層耐磨性和耐久性;改善涂料的流動性及涂膜的物理力學(xué)性能;半光漆和無光漆產(chǎn)品，一般可直接加入重質(zhì)碳酸鈣配制，無須加消光劑，節(jié)約成本;功能化改性可以改善吸油值、與有機高分子的相容性等特性;碳酸鈣是堿性物質(zhì)，在水基涂料中可起到緩沖劑作用，在混凝土表面涂裝有一定防護作用；可提高漆膜的強度、耐水性、干性、耐擦洗性;多項指標(biāo)都接近沉淀硫酸鋇，可以在多種涂料中部分或全部替代硫酸鋇，從而降低成本。
粉體網(wǎng)：周教授，請問目前重質(zhì)碳酸鈣在工業(yè)涂料中的應(yīng)用情況如何?細(xì)分應(yīng)用有哪些分類和趨勢?
周建龍教授：就碳酸鈣行業(yè)而言，重質(zhì)碳酸鈣由方解石經(jīng)粉碎制得，價格便宜，在工業(yè)涂料中分為兩類：I類為普通涂料工業(yè)用重質(zhì)碳酸鈣;II類為經(jīng)表面處理的涂料工業(yè)用重質(zhì)碳酸鈣。每類按照細(xì)度分為8種型號。涂料行業(yè)更多按行業(yè)、材質(zhì)或主要成膜物質(zhì)細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域，比如金屬涂料、木器涂料、混凝土表面用涂料、粉末涂料、塑膠涂料、玻璃涂料等等。重質(zhì)碳酸鈣在金屬涂料如鋼結(jié)構(gòu)表面用涂料、軌道交通用涂料、汽車涂料、木器涂料、粉末涂料等涂料類型中常使用。
隨著填料精制技術(shù)的發(fā)展，填料經(jīng)過改性和精制，就具有許多重要的特性。 比起化學(xué)特性而言，物理特性對涂料中填料的影響更大，如粒徑和粒子形狀、吸油量、密度和表面處理或煅燒的效果。填料的粒徑可以從小于0.1μm 到超過3,000μm，但通常用到的填料粒徑均在 0.2 ~ 20μm 內(nèi)。超細(xì)填料有較高的表面積，吸油量也非常高，會影響涂料的干遮蓋力、光澤等多種特性。因此，從趨勢上，填料改性類產(chǎn)品應(yīng)用會逐步增加，以賦予更多的功能性。
粉體網(wǎng)：周教授，重質(zhì)碳酸鈣在建筑涂料中應(yīng)用范圍如何?建筑涂料重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品有哪些指標(biāo)要求?
周建龍教授：重鈣在內(nèi)外墻中也有應(yīng)用，但在這種情況更多用輕鈣，這是因為內(nèi)外墻為混凝土結(jié)構(gòu)，重鈣在乳膠漆中使用易沉降，粒度比輕鈣大，吸油量比輕鈣低，輕鈣有更大的堆積體積，性價比更優(yōu)，通�？梢詫⒅剽}與輕鈣搭配使用，發(fā)揮各自的優(yōu)點。
建筑涂料中重鈣的作用：
(1)作為體質(zhì)顏料，具有填充作用，使之細(xì)膩、均勻、白度高。
(2)具有一定的干遮蓋力，一般使用超細(xì)產(chǎn)品，當(dāng)其粒徑與鈦白粉粒徑接近時，可提高鈦白粉的遮蓋效果。
(3)可提高漆膜的強度、耐水性、干性、耐擦洗性。
(4)改善保色性。
(5)降低成本，使用量為10%~50%。
缺點：密度大、易沉淀，使用量不宜過大。在建筑涂料中，最主要的標(biāo)準(zhǔn)是內(nèi)外墻標(biāo)準(zhǔn)，更多是關(guān)于涂料的性能標(biāo)準(zhǔn)，和重鈣有關(guān)的多半在于影響涂料性能的主要指標(biāo)，如對比率、耐堿性、耐洗刷性、施工性等。一般而言，重鈣的白度、D50和D97粒度、吸油值、重金屬含量等都是建筑涂料中對重鈣所關(guān)注的方面。
粉體網(wǎng)：周教授，目前涂料用重質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)有哪些重要技術(shù)問題需要解決?涂料生產(chǎn)企業(yè)對重鈣是否存在一些比較迫切的需求?
周建龍教授：重鈣粉添加于涂料,在生產(chǎn)過程中應(yīng)注意的問題。
1絮凝
當(dāng)用純?nèi)軇┗蚋邼舛鹊钠崃险{(diào)稀重鈣粉分散體時，容易發(fā)生絮凝;其原因在于調(diào)稀過程中，純?nèi)軇┛蓮脑剽}粉漿料中提出樹脂，使重鈣粉保護層上的樹脂部分為溶劑取代，穩(wěn)定性下降，當(dāng)用高濃度漆料調(diào)稀時，因為有溶劑、成膜助劑的提取過程，使原涂料中重鈣粉濃度局部大增加，從而增加絮凝的可能。
2配料后漆漿增稠
水性涂料生產(chǎn)中，會在配料后或砂磨分散過程遇到漆漿增稠的現(xiàn)象。其原因，一是重鈣粉由于加工或貯存的原因，含水量過高，在涂料中出現(xiàn)了假稠現(xiàn)象，二是重鈣粉中的水溶鹽含量過高，或含有其它堿性雜質(zhì)，它與涂料混合后，脂肪酸與堿反應(yīng)生成皂而導(dǎo)致增稠。
解決方法：增稠現(xiàn)象較輕時，加少量溶劑，或補加適量主體樹脂。增稠情況嚴(yán)重時，如原因是水分過高，可加入少量乙醇等醇類物質(zhì)。如是堿性物質(zhì)所造成的，可加入少量亞麻油酸或其它有機酸進行中和。
3細(xì)度不易分散
研磨鈣粉漿料時細(xì)度不易分散的原因主要有以下幾點。
3.1.鈣粉細(xì)度大于涂料要求的細(xì)度。如原始顆粒大于涂料細(xì)度的標(biāo)準(zhǔn)，解決辦法是，先將鈣粉進一步粉碎加工，使其達(dá)到涂料細(xì)度的要求。此時，單純通過研磨分散解決不了鈣粉原始顆粒的細(xì)度問題。
3.2鈣粉顆粒聚集緊密難以分散，且易沉淀。解決辦法是，分散過程中不要停配料罐攪拌機，砂磨分散時快速進料過磨，經(jīng)過砂磨機過一遍后，再正常進料，二次分散作業(yè)，此外還可以對鈣粉進行表面處理，提高鈣粉的分散性能，也可加入分散劑，提高分散效率。
3.3在貯存中變膠。某些鈣粉容易造成涂料貯存中變膠，解決方法，可采用冷存稀漿法，即配鈣粉漿料研磨后，立即倒入冷漆料中攪拌，同時加去離子水稀釋攪勻。
3.4細(xì)度不合格。細(xì)度不合格的主要原因有：研磨鈣粉漿料細(xì)度不合格，調(diào)漆工序驗收不嚴(yán)格;漆料的細(xì)度不合格，調(diào)漆罐沒刷洗干凈，沒放稀料或樹脂混溶性不好。
3.5沉淀。由于雜質(zhì)或不溶性物質(zhì)的存在，涂料中的重鈣粉出現(xiàn)沉底的現(xiàn)象叫沉淀。產(chǎn)生的原因主要有：色漆組分粘度小，稀料用量過大，樹脂含量少;重鈣粉相對密度大，顆粒過粗;稀釋劑使用不當(dāng);貯存時間長�？梢约尤脒m量的硬脂酸鋁或有機膨潤土等涂料常用的防沉劑，提高重鈣粉的研磨細(xì)度避免沉淀。
3.6發(fā)脹。重鈣粉漿料在研磨過程中，漿料一旦靜置下來就呈現(xiàn)膠凍狀，而一經(jīng)攪拌又稀下來的現(xiàn)象稱為發(fā)脹。這種現(xiàn)象主要發(fā)生在羧基分子中，產(chǎn)生羧基組分發(fā)脹的原因主要有：羧基樹脂pH值偏低，采用了與重鈣粉相沖的其他堿性填料，兩者發(fā)生皂化反應(yīng)使色漿發(fā)脹，聚合度高的羧基樹脂會使一些活動顏料結(jié)成的粒子團而顯現(xiàn)發(fā)脹�？梢杂萌仚C對發(fā)脹的重鈣粉漿料再研磨，使絮凝的鈣粉漿料重新分散;在研磨料中加入適量的乙醇胺類，能消除因水而引起的發(fā)脹。
3.7變色。在貯存過程中由于某些原因顏色發(fā)生變化的現(xiàn)象叫變色。這種現(xiàn)象主要發(fā)生在羧基組分中，其原因有：羧基組分PH值偏低，與包裝鐵桶和重鈣粉發(fā)生化學(xué)反應(yīng);重鈣粉與其他填料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變了原來涂料的固有顯色;填料之間相對密度相差大，填料分層造成組分色相不一致�？梢酝ㄟ^選用高pH值羧基樹脂，最好是中性樹脂避免變色;在重鈣粉的選用上須考慮它們與其它組分不發(fā)生反應(yīng)。
3.8結(jié)皮。添加了重鈣粉的水性涂料，容易在貯存中表層結(jié)出一層硬結(jié)的漆膜的現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因有：涂料包裝桶的桶蓋不嚴(yán);催干劑的用量過多�？杉尤敕澜Y(jié)皮劑丁酮肟以及生產(chǎn)時嚴(yán)格控制催干劑的用量解決。
重鈣由于價格便宜，在生產(chǎn)中常常大量使用，生產(chǎn)中需要發(fā)揮重鈣的各種特性，關(guān)鍵是解決以上各種問題，為生產(chǎn)中更大范圍使用重鈣服務(wù)。
粉體網(wǎng)：周教授，依照目前重質(zhì)碳酸鈣的發(fā)展情況來看，未來重鈣在涂料行業(yè)發(fā)展前景如何?需要哪些技術(shù)突破來拓寬應(yīng)用價值呢?
周建龍教授：未來重鈣在涂料行業(yè)發(fā)展前景一片大好，功能化改性、規(guī)�；⒊�(xì)化、環(huán)�；�(yīng)用多元化是其方向。涂料是應(yīng)用科學(xué)，生產(chǎn)重鈣的原材料企業(yè)需要與涂料企業(yè)的技術(shù)人員多溝通，大幅增加原材料的應(yīng)用，用數(shù)據(jù)說話贏得客戶，從而能夠不斷拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。具體而言，重鈣超細(xì)化會讓涂料表面更加精細(xì)化，裝飾效果更佳，價格會更高，由于吸油量增加，需要更多的樹脂平衡配方，但表面觀感更強，可以用于對表面要求更高的場合。表面的功能化改性會賦予產(chǎn)品更多性能，不僅可以提高重鈣用量，同時一定情況下可能反而降低涂料整體成本，這都需要在目前的技術(shù)上突破。
粉體網(wǎng)：非常感謝周教授的分享。
