湿法绢云母在涂料中的功能机理及应用

1 绢云母的矿物特性

　　绢云母属云母类矿物，是一种片状细粒白云母。结构呈二八面体，即由两层硅氧四面体和一层铝氧八面体构成，四面体的顶氧 ( 活性氧 ) 与附加阴离子 (OH- ) 位于两层六面网的中央，构成活性结晶水基团。可劈成极薄的片状，径厚比大、富弹性、耐高温 (600 ℃ 以上 ) 、耐化学品腐蚀性强，对紫外线具有极佳的屏蔽作用，外表呈丝绢光泽，手感细腻润 滑。

　　另外绢云母的化学组成、结构、构造与高岭土相 近，又具有粘土矿物的某些特性，即在水介质及有机溶剂中分散悬浮性好，色白粒细，有粘性等。因此，绢云母兼具云母类矿物和粘土类矿物的多种特点。应用于涂料中，可大大提高涂膜的耐候性，抗透水性，增强涂膜与基材的附着力和涂膜强度，改善涂膜的表观。同时染料粒子易进入绢云母的晶格层间，从而保持颜色长久不褪。绢云母还具有抗藻防霉的功能，国外常用于船舶和海洋涂料。因此，绢云母粉对涂料而言是一种性价比极优的多功能填料。

   湿法绢云母是利用安徽滁州当地的优质绢云母 矿产资源，选择高品位、高白度的优质原料，通过湿法分级提纯等工艺而制得，绢云母的细鳞片状晶体 结构和丝绢光泽在加工过程中没有丝毫的损伤；同时具有较佳的松散密度和高径厚比的显著特点，因 此湿法绢云母粉与传统干法生产的绢云母粉相比有 着本质的区别和不可比拟的优点，见表 1 。

　　2 湿法绢云母在涂料中的功能作用及机理分析

　　在涂料中添加湿法超细绢云母粉，其功能作用 主要表现为：

　　( 一 ) 提高涂膜的耐候性

　　取用掺与不掺绢云母粉的同一颜基比同一配方的建筑涂料，进行人工耐老化试验

　　检测结果表明，在建筑涂料中添加绢云母，涂料 的耐候性指标大幅度提高。其机理是绢云母具有极强的消光屏蔽功能，可以反射近 9o ％的紫外线，而绢云母对紫外线的屏蔽作用主要与两个因素有关：

　　(1) 晶体的偏光效应

　　美国的 H ． S ．卡茨等人认为：无机填料的消光 性能决定于矿物晶体的取向不同，取决于其吸收或 反射紫外线的能力。绢云母矿物结构属单斜晶体系，有 3 个结晶轴 A 、 B 、 C( 见图 1) ， A 轴与 C 轴之间的夹角为 93 ° ， B 轴垂直于 A 轴和 C 轴。绢云母有 3 个主折射率： Ng=1 . 588 ～ 1 . 615 ， Nm=1 . 582 ～ 1 ． 611 ， Np=1 ． 562 ～ 1 ． 572 ，光性方位： Ng 平行于 B 轴， Nm 与 A 轴之间有 3 ° 夹角， Np 平行于 C 轴。光率体图 ( 图 1 中心 ) ：由Ng—Np( 直立面 ) ， Nm — Ng( 水 平面 ) ， Nm — Np( 纵切面 )3 个椭圆切面组成， Ng — Np 椭圆切面有 2 个光轴，称为光轴面 (Ng — Np) ，以 Np(C 轴 ) 为平分线，夹角 2V ： 15 ° ～ 30 ° ，白云母的光轴为 30 ° ～ 50~ ° 无机矿物的消光作用程度与光轴角有关，光轴角越大灰暗度越浅，干涉色越高；光轴角越 小，灰暗度越高，消光作用越好。所以绢云母矿物屏 蔽紫外线、微波的作用要好于白云母，比其它无机填料更优越。

　　另外遮光效应与矿物的排列有序度有关，颗粒状、纤维状矿物在涂膜中排列无序，取向随意。而片状绢云母在涂膜中具有高度的定向性，一般为 平行排列，上下重叠，当上下两薄片的光轴面 (Ng — Np) 相互垂直时将会产生全消光，斜交时产生干涉色。

   (2) 层间水分子的干涉效应

　　绢云母晶体中含有结晶水，比白云母高 2 ％ ，结晶水的折光率为 1 ． 33 而铝硅酸盐的折光率为 1 ． 522 ～ 1 ． 615 ，两者相差较大，折光效应较强，绢云母结构中层与层之间间距约为 100 nm ，与紫外线和微波的波长相近。当自然光穿过绢云母晶体时，因 晶体偏光振动，将光分解成光速不等的 Ng 、 Np 两偏光，再穿层时再分解，导致№ 、 Np 相重合在一个偏 振面上，偏振光能量逐次衰减至 0 时，则完全屏蔽，出现消光。

　　( 二 ) 提高涂膜的机械性能和抗透水性

　　在涂料中添加湿法超细绢云母粉，涂膜的表观光泽和机械性能均有所提高，尤其是抗透水性同比 提高 3 倍以上。其机理主要是绢云母具有高纵横比的晶体片状结构，而且无论超细至何种程度均为片 状结构。无机矿物在涂料中对涂膜强度，遮盖力的作用与矿物的物理形状有关，一般按下列顺序递减： 片状 > 纤维状 > 柱状 > 粒状，另外绢云母具有活性羟基基团，容易与乳胶液、溶剂中分子链相结合、缠 连，在涂膜中平行排列，上下重叠，使涂膜内部形成 一 种致密的层网状结构，从而大大提高了涂膜的抗渗透性和涂膜强度。

　　3 湿法绢云母在涂料中的应用

　　3 ． 1 抗屏蔽性能应用
 
　　在大量使用的铝粉漆中，如油罐表面漆，一般单 独使用浮型铝粉漆用于防护及抗屏蔽，使用期限在 1 年左右，漆膜即失光老化并开始龟裂，加入 5 ％ ～8 ％的绢云母后，漆膜可保持 3 年基本无变化 ( 颜色 略发暗 ) ，具体检测结果见表 3 。