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水性涂料用功能矿物粉体材料研究进展及评价 2004年第5期中国非金属矿工业导刊总第43期 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) 喃要]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, 键词】沸石;电气石;蒙脱石;蛭石;涂料 [中图分类号]113332TQ630.4[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?昆系列,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,水眭建筑涂料的品种,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,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.在水日滁 料系列产品中,能冠以功能涂料的品种很多,如抗菌涂料, 耐倏陛涂料,负离子涂料,环境净化涂料,防火涂料,防水 涂料,舫霉涂料,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 料产生的功能装饰陛涂料现主要有抗菌涂料,负离子涂料, 环境净化涂料,耐侯料等,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. 功能装饰陛涂料不仅为消费者提供了新的产品和消费理 念,也拓宽了水陛涂料的应用范围,增大了建筑水陛涂料的 实用性和产品档次,提高了水陛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, 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,,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C, zn2+, A,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.陛.以Y型沸石为例,用Ij十,,Ag都可以完全 取代沸石孔道中的Na,而用,cs+H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:Aggt;Nagt;Kgt;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f生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Cu, zn2+, A,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日丝吉合, 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,也促进了抗茵矿物 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,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XY,z,s%o.(BO,),W, 式中X=Na,Ca,K,Y=lVlg,Fe,Mn,A1,Li,Z=A1, 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 为铁电气石,镁电气石,锂电气石等,并且某些类型的电气 石之间还存在固熔现象. 由于电气石结构中六元