碳酸鈣在涂料中的應用特性及發(fā)展趨勢

碳酸鈣是涂料中應用最為廣泛的體質(zhì)顏料，在漆膜中起骨架和底材的填平作用，同時(shí)改善涂料性能。膩子粉中，70-80%為重鈣；稠漆中，碳酸鈣用量一般在30%以上；在水性涂料中，碳酸鈣用量為20-60%；罩面漆中，碳酸鈣是理想的消光填料，如無(wú)光白酪膠墻漆含重質(zhì)碳酸鈣11.5%；金屬防銹涂料中，碳酸鈣具有一定的防銹作用，適當用量約為30%；聚乙烯醇類(lèi)的106、803等建筑內墻涂料中，一般含輕質(zhì)碳酸鈣16%-20%；室內裝飾漆中，如聚醋乙烯乳漆中通常含有約10%的碳酸鈣。

1、乳膠漆用碳酸鈣

碳酸鈣在乳膠漆中的作用：

作為體質(zhì)顏料，具有填充作用，使之細膩、均勻、白度高。

具有一定的干遮蓋力，一般使用超細產(chǎn)品，當其粒徑與鈦白粉粒徑接近時(shí)，可提高鈦白粉的遮蓋效果。

可提高漆膜的強度、耐水性、干性、耐擦洗性。

降低成本，使用量為10%-50%。

例如，超細重質(zhì)碳酸鈣粉體材料對縮短乳膠漆生產(chǎn)過(guò)程中的分散砂磨時(shí)間、提高遮蓋力、改善乳膠粘度、降低鈦白粉用量及改善膩子的打磨性能等均有顯著(zhù)效果。

在設計涂料配方時(shí)，高性能的乳膠漆采用超細碳酸鈣，低檔乳膠漆選擇粒度相對粗、吸油值低的重鈣。

目前，在內墻乳膠漆中應用效果較好重質(zhì)碳酸鈣粉體，其粒度控制d₉₇＜10μm、d₅₀約為1.5μm、白度＞95%、CaCO₃≥98%。

2、汽車(chē)漆用碳酸鈣

汽車(chē)在行駛過(guò)程中，車(chē)底和車(chē)輪擋泥板等處經(jīng)常受到泥沙、碎石和污水等的撞擊沖刷，因而涂在底材表面的涂料極易損壞，而失去防腐能力，底材會(huì )很快銹蝕而致穿爛。

為了解決這一問(wèn)題，需要在這些部位涂布具有耐砂石沖擊和防腐蝕性能的車(chē)底涂料。PVC塑溶膠系是汽車(chē)底盤(pán)漆中的一種，其主要由PVC糊樹(shù)脂，增塑劑、填料（碳酸鈣）、穩定劑、增粘劑、溶劑和其它助劑組成。

碳酸鈣用量將近占總組分的30%（具體用量還要根據配方而定）左右，而納米碳酸鈣的加入較之普通的碳酸鈣將會(huì )較大程度上改善體系的流變性能和膜的抗沖擊性能。

汽車(chē)底盤(pán)漆，在施工噴涂過(guò)程中要求做到易噴，粘度低，流動(dòng)性好，而在施工后要求粘度大，可防止沾降和流掛。這就需要涂料在高剪切速度下，粘度明顯變低，就能易于噴涂流平；而在低剪切速度下或靜止狀態(tài)下具有高粘度，可防止涂料沉底和流掛，涂料的這種性能稱(chēng)為觸變性，而納米碳酸鈣產(chǎn)品在施工性能，結構性能方面可以很好的滿(mǎn)足這一要求。

汽車(chē)底盤(pán)漆專(zhuān)用納米碳酸鈣具有如下特點(diǎn)：

具有高的活化度；

具有較高的屈服應力；

具有良好的觸變性；

3、油墨用碳酸鈣

碳酸鈣在印刷油墨中大多是起降低成本和增加容積的填充作用，一般要求高性能的超細碳酸鈣，主要特點(diǎn)是顆粒微細，約在0.02-1.0μm之間，比表面積較大，具有吸油量大、透明度好、亮度好、穩定度較好等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)際應用中，采用納米輕鈣粉或者納米活性輕鈣粉最合適。但是納米活性輕鈣粉價(jià)格高，所以大多數采用納米輕鈣粉作為油墨生產(chǎn)。

用活性碳酸鈣配制的油墨身骨及黏性比較好，具有良好的印刷性能，干燥快，而且沒(méi)有副作用。由于顆粒小，用于油墨產(chǎn)品中表現出優(yōu)異的分散性、透明性、極好的光澤和遮蓋力，以及優(yōu)異的油墨吸收性和干燥性，因此印品細膩、網(wǎng)點(diǎn)完整。尤其是在油墨廣泛采用樹(shù)脂連接料后，活性碳酸鈣以其優(yōu)異的穩定性，幾乎已經(jīng)取代其他填料了。

目前，國內高檔油墨填料大都采用超細碳酸鈣，且必須經(jīng)過(guò)活化處理，晶形為球形或立方形。

4、粉末涂料用碳酸鈣

粉末涂料用的填料普遍含有重金屬物質(zhì)，不符合國際標準的重金屬含量，特別是出口到歐洲、美國的產(chǎn)品中，對重金屬含量的要求極為嚴格。碳酸鈣是一種既便宜又不含重金屬元素的白色填料，在粉末涂料中完全可以取代常用的硫酸鋇填料。主要用于玩具、嬰兒車(chē)、體育用品、廚房用具及家電等的涂裝。

碳酸鈣在粉末涂料中的應用：

可用作高光涂料產(chǎn)品的填料；

半光涂料產(chǎn)品，一般可直接加入碳酸鈣配制，無(wú)須加消光劑，節約成本；

本身為白色的無(wú)機顏料，可與鈦白粉配合使用，降低成本；

相對其它填料，碳酸鈣最適合于一些要求重金屬含量低的環(huán)保產(chǎn)品，如兒童玩具、嬰兒車(chē)等；

可提高涂料上粉率和噴涂面積，尤其用在混合粉中較明顯。

例如，超細活性碳酸鈣具有與硫酸鋇相近的吸油量和光折射率，但密度遠小于硫酸鋇，在相同填料用量的情況下，可使粉末涂料的密度降低，從而提高噴涂面積。同時(shí)由于具有良好的帶電性能，可以提高粉末涂料的上粉率。另外對粉末涂料的邊緣覆蓋力、涂膜硬度、以及疏松防結塊等性能亦會(huì )有一定程度的改善。

 

涂料行業(yè)用碳酸鈣的發(fā)展趨勢

1、納米化

在涂料工業(yè)中，納米碳酸鈣具有空間位阻效應，在涂料配方中能起到防沉降作用，而且還能添加白度和光澤而不影響遮蓋力，可以明顯地改善涂料的存儲穩定性。

利用“藍移”現象，將其添加到乳膠中，能對涂料形成屏蔽作用，達到抗紫外老化和防熱老化的目的，增加涂料的隔熱性。納米碳酸鈣作為填料，填充到涂料中可以大大提高其柔韌性、硬度、流平性、漆膜的沉積性和滲透性。

外墻涂料：將納米碳酸鈣應用到外墻涂料中，涂層展現強烈的“疏水性”，涂層的抗裂強度、耐污染性均得到增強。

水性乳膠涂料：一般乳膠漆配方中，均含有一定量的剛性顆粒，有的配方中含量還相當大，這些剛性粒子的存在會(huì )導致涂膜中應力過(guò)于集中，使樹(shù)脂產(chǎn)生裂紋，納米碳酸鈣的引入，使之與樹(shù)脂間產(chǎn)生更多的接觸幾率，產(chǎn)生更多的微裂紋并引起彈性形變，將更多的沖擊能量轉化為熱能吸收掉，從而提高韌性。

通過(guò)在傳統的乳膠漆中添加顏填料量2%-5%的經(jīng)特殊聚合物表面處理的納米碳酸鈣，發(fā)現不僅涂料的流變性、開(kāi)罐效果得到改善，更為驚訝的是耐水性、耐洗刷性、硬度均得到大幅度的提高，且耐洗刷性的增加呈現的是幾何級數的增長(cháng)。

目前日本的白石、意大利西姆等公司生產(chǎn)的納米碳酸鈣均主要用于改性水性乳膠涂料的性能。

納米碳酸鈣由于其納米尺寸效應，大的比表面積，表面原子處于高度活化狀態(tài)以及與聚合物有很高的界面相互作用，當添加到涂料中后，使涂料獲得特殊的改性功能。納米碳酸鈣因具有良好的觸變性而應用于汽車(chē)底盤(pán)防石擊涂料及面漆。

2、 功能化

隨著(zhù)科技研發(fā)和生活質(zhì)量水平的不斷提高，消費者對產(chǎn)品功能的要求更高，高性能、多功能化已成為涂料行業(yè)的發(fā)展趨勢。

在涂料體系中加入納米碳酸鈣、納米ZnO等，可使涂料具有抗菌、防霉作用的同時(shí)會(huì )提高涂膜的耐候性能，大大提高涂料的綜合品質(zhì)。

近幾年來(lái)，國內外的部分涂料生產(chǎn)廠(chǎng)商及研究機構已開(kāi)始著(zhù)手研究利用非金屬礦及深加工產(chǎn)品功能性來(lái)改善或賦予涂料新的功能，這一領(lǐng)域已成為建筑涂料產(chǎn)業(yè)的一個(gè)新的熱點(diǎn)。

3、表面改性

近年來(lái)，將納米碳酸鈣應用于涂料中以期改善涂料性能是涂料界關(guān)注的熱門(mén)話(huà)題之一，納米碳酸鈣直接應用于涂料中，存在以下缺陷：

顆粒表面能高，處于熱力學(xué)不穩定狀態(tài)，極易團聚；

碳酸鈣表面親水疏油，極性很高，在有機介質(zhì)中難以分散，與基料的結合力差，易形成界面缺陷，導致涂膜性能下降。

納米碳酸鈣顆粒應用于涂料中，要涉及到納米材料與基料的相容性，涂料的成膜基料與塑料、橡膠等高聚物在官能團的種類(lèi)與數量、相對分子質(zhì)量等方面明顯不同，進(jìn)而導致聚合物的表面極性及與顏填料的相互作用方式皆有區別。要使納米碳酸鈣成功應用于涂料中，必須對納米碳酸鈣進(jìn)行表面改性。

4、專(zhuān)用化

另外，隨著(zhù)碳酸鈣工業(yè)的發(fā)展，已出現了不少專(zhuān)用涂料碳酸鈣。有的具有特定的晶形，有的粒徑小于0.1，有的不易沉降，有的具有高光澤，有的易分散，越來(lái)越多的高端生產(chǎn)商在尋求涂料專(zhuān)用碳酸鈣。

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