高PVC內墻乳膠漆中填料的選擇和應用

李迎旭，王 鎮 （亞士創能科技（烏魯木齊）有限公司，新疆烏魯木齊 830000）

0 引言

自從20世紀90年代綠色化學的概念提出以后，綠色涂料的發展勢如破竹、日新月異。已經研制和生產使用的綠色涂料類型有乳膠漆、水溶性涂料、無溶劑反應型涂料、高固體分涂料、粉末涂料、輻射固化涂料及電泳漆。這些綠色涂料及涂裝技術還在不斷地改進和完善中，使之更加符合環保和生態環境的嚴格要求，達到名副其實的綠色化。

乳膠漆是應用較早的綠色涂料，是建筑涂料的主要品種之一，其組成、生產、運輸、施工等各個環節都更貼近低能耗、低污染，符合環保涂料的要求，屬環境友好型涂料。隨著其功能的不斷改善和技術含量的提高，正在越來越多地取代溶劑型涂料，成為建筑涂料的主流。

乳膠漆徹底解決了溶劑型涂料在施工中由于有機溶劑毒性氣體的揮發而帶來的勞動保護及環境污染問題，從根本上杜絕了火災的危險；施工方便，可以刷涂也可輥涂、噴涂、抹涂、刮涂等，施工工具可以用水清洗；涂層干燥迅速，一天可以涂刷2~3道，因而施工效率高、成本低；保色性、耐氣候性好，大多數外墻乳膠白漆，不容易泛黃，耐候性可達10 a以上；透氣性好、耐堿性強，因此涂層內外濕度相差較大時，不易起泡，在室內，涂層也不易“出汗”，特別適用于建筑物內外墻的水泥面、灰泥面的涂刷。由于乳膠漆具有花色品種繁多，色彩鮮艷、質輕，建筑物裝飾更新快等特點，使其廣泛用于建筑物的內外墻面裝飾。本研究主要對乳膠漆中常用的填料進行簡述，并通過正交試驗考察了碳酸鈣和高嶺土對高PVC（顏料體積濃度）乳膠漆涂膜耐擦洗性及對比率的影響。

1 乳膠漆所用填料的定義和功能

1.1 填料的定義

填料又被稱為體質顏料，但不能提供明顯的顏色和遮蓋力，其主要作用是降低乳膠漆的成本，并可改善某些性能或消除某些弊病。

1.2 填料在乳膠漆中的功能

填料在乳膠漆中的應用正從單純降低成本，向功能化轉變：

（1） 骨架、填充作用，增加漆膜厚度，使漆膜豐滿堅實；

（2） 調節涂料的流變性能，如增稠、防沉淀等；

（3） 改善漆膜的機械性能，如提高耐磨性和耐久性；

（4） 調節涂料的光學性能，改變漆膜的外觀，如消光等；

（5） 對漆膜的化學性能起輔助功能，如增強防銹性、抗濕性、阻燃性等。

1.3 乳膠漆中常用的填料種類及性能

乳膠漆中常用的填料及其性能如表1所示。

表1 乳膠漆中常用的填料及其性能Table 1 Commonly used fillers in latex paint and their properties

由于填料的品種不同，其在涂料體系中表現出的性能亦不同，即使是同一種填料，不同的加工方法或產品不同，其性能也有差異。隨著我國非金屬材料加工技術和應用技術的提高，目前已有許多新型填料面市，合理應用各種填料可以改善涂料的性能。

2 內墻乳膠漆中常用填料的選擇

目前，高PVC內墻乳膠漆中最常用的提供遮蓋力的填料為高嶺土和輕質碳酸鈣，它們都具有一定的遮蓋能力，能夠提高鈦白粉的利用效率，而且懸浮性好，利于貯存。下面將通過正交試驗，討論高嶺土和輕質碳酸鈣對高PVC內墻乳膠漆對比率和耐洗刷性的影響。

2.1 原料及儀器

鈦白粉（R型），進口；重鈣（15 μm），新疆；輕鈣（10 μm），甘肅；高嶺土（10 μm），山西；乳液，進口；分散一體機、對比率測定儀、耐洗刷儀，上海現代環境工程技術股份有限公司。

2.2 正交試驗

所有配方采用10 %（質量分數）的乳液，2 %（質量分數）的R型鈦白粉，調整配方量至100 %，選擇重鈣、輕鈣、高嶺土作為主要考察因素，采用L9（3）3正交試驗，配方設計見表2。

表2 正交試驗的因素與水平表Table 2 Factors and levels of orthogonal test

正交試驗結果及分析見表3。

表3 正交試驗結果及分析Table 3 Orthogonal experimental results and analysis

2.3 結果討論

乳膠漆的耐擦洗性和顏填料的結構及細度有關，針狀和片狀結構的顏填料比球狀結構的顏填料耐擦洗性更好，其中又以針狀結構填料的耐洗擦性最好；對于相同性質的填料來說，細度較粗的耐擦洗性遠好于細度較細的，其原因為細粒徑的填料使得鈦白粉的分布更均勻，比表面積增大，吸油量增大，耐洗刷性變差，遮蓋力提高，而粗粒徑填料會使得鈦白粉聚集，比表面積減小，吸油量減小，耐洗刷性變好，遮蓋力降低（如圖1所示）。由表2、3可以看出，因素B（輕鈣）對涂膜的耐洗刷性影響很大，而因素C（高嶺土）對涂膜的對比率影響較大，同時還可以看出，涂膜的耐洗刷性和對比率都與體系的PVC有一定的關系，隨著PVC的增大，耐洗刷性下降，而對比率增高。此內墻乳膠漆配方PVC在81 %~83 %，填料可選用重質碳酸鈣和高嶺土配合使用為宜。

圖1 填料粒徑對遮蓋力的影響Figure 1 Influence of packing particle size on hiding power

3 結語

合理選擇填料的品種及規格對乳膠漆的質量有較大影響，如果選擇不當會帶來不必要的麻煩。應根據乳膠漆的應用范圍來選擇適宜的填料。

一般在外墻涂料中應選擇耐候性好，不易粉化的填料，建議使用絹云母、硫酸鋇、硅灰石、煅燒高嶺土等，一般不用輕鈣；內墻涂料中則建議使用重鈣、輕鈣、滑石粉、高嶺土等白度較高的產品，同時使用超細粉體。二氧化鈦顏料的粒徑接近時，可提高鈦白的遮蓋效果，同時提高漆膜的強度和耐水性能。同時應考慮涂料體系的PVC，尤其是在高PVC體系中，PVC的較小差異，會造成涂膜性能的較大差別。