國(guó)家非金屬礦深加工工程技術(shù)研究中心
1、前言
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全國(guó)各地城鎮(zhèn)基本建設(shè)也隨之進(jìn)入一全新的發(fā)展階段，這標(biāo)志著建筑業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)和標(biāo)志產(chǎn)業(yè)的地位日益強(qiáng)化。與之相聯(lián)的，建筑涂料產(chǎn)業(yè)同樣也處于高速增長(zhǎng)的發(fā)展期，據(jù)權(quán)威部門(mén)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建筑涂料在整個(gè)涂料工業(yè)中的產(chǎn)值所占比例已達(dá)40％以上�；仡櫴昵拔覈�(guó)的建筑涂料生產(chǎn)水平和研發(fā)水平還較低，產(chǎn)品質(zhì)量差，品種單一，生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小，經(jīng)過(guò)十年的快速發(fā)展，我國(guó)的涂料生產(chǎn)和研發(fā)水平與世界領(lǐng)先水平間的差距正逐步縮小。生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模和數(shù)量也已達(dá)到歷史最高水平，但也面臨著國(guó)外名牌企業(yè)及產(chǎn)品的強(qiáng)力競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品更新速度慢，研發(fā)水平不高等問(wèn)題的壓力。
隨著建筑涂料研發(fā)水平的不斷提高，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品功能的要求更新，建筑涂料的多功能化，已成為發(fā)展趨勢(shì)。如外墻涂料的耐老化抗紫外功能，自清潔功能，內(nèi)墻涂料的環(huán)保功能和健康保健功能等。
非金屬礦及深加工產(chǎn)品在建筑涂料中的應(yīng)用已很普遍，如高嶺土、碳酸鈣、滑石、膨潤(rùn)土、云母等，主要作為填料，在涂層中起到骨架結(jié)構(gòu)基料的作用，對(duì)改善建筑涂料的功能性作用不大。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的部分建筑涂料生產(chǎn)廠商及研究機(jī)構(gòu)已開(kāi)始著手研究利用非金屬礦及深加工產(chǎn)品功能性來(lái)改善或賦予建筑涂料新的功能。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)。
二、非金屬礦功能性材料
我國(guó)是世界上最早利用非金屬礦產(chǎn)的國(guó)家之一。也是世界上非金屬礦品種齊全，儲(chǔ)量豐富的少數(shù)國(guó)家之一，到目前為止，我國(guó)已發(fā)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的非金屬礦產(chǎn)有100多種。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，非金屬工業(yè)因應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，加工技術(shù)及裝備的發(fā)展已成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較快的領(lǐng)域。
隨著非金屬礦深加工技術(shù)水平的提高，其些非金屬礦產(chǎn)品的優(yōu)異特性得到不斷地開(kāi)發(fā)。產(chǎn)品功能化已成為非金屬礦加工發(fā)展的一個(gè)重要方向。目前，已于建筑涂料中應(yīng)用或有應(yīng)用趨勢(shì)的非金屬礦及其深加工產(chǎn)品有：膨潤(rùn)土，有機(jī)膨潤(rùn)土，凹凸棒土、云母粉、絹云母粉、納米碳酸鈣、煅燒高嶺土、納米SiO2、沸石、滑石等。
三、功能性非金屬礦產(chǎn)品在建筑涂料中的作用
功能性非金屬礦產(chǎn)品因其化學(xué)組成，成礦條件，結(jié)晶結(jié)構(gòu)、晶層構(gòu)造的差異，其技術(shù)物理化學(xué)特性均有所不同，通過(guò)深加工處理，其局部結(jié)構(gòu)，表面化學(xué)性能，表面電性能等發(fā)生改變，功能性更明顯，以下就以吸附類(lèi)礦物、片狀礦物及納米類(lèi)三種非金屬礦產(chǎn)品作分析探討。
3.1 咐附類(lèi)非金屬功能性礦物
吸附類(lèi)非金屬礦物如膨潤(rùn)土、凹凸棒土、沸石等，同屬層狀或架狀含水鋁硅酸鹽，具有獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和晶體化學(xué)性質(zhì)，從而具有強(qiáng)吸附性、膨潤(rùn)性、懸浮性、陽(yáng)離子交換性、觸變性等，其深加工產(chǎn)品為有機(jī)膨潤(rùn)土，改性凹凸棒土等，在建筑涂料可作增稠劑，防沉劑，目前也有建筑涂料生產(chǎn)廠家利用它們具有層間水在弱電解作用下產(chǎn)生羥基負(fù)離子（H3O2-）的特點(diǎn)來(lái)生產(chǎn)負(fù)離子環(huán)保保健型內(nèi)墻建筑涂料，研究資料表明它對(duì)NH3、甲醛等揮發(fā)物的吸附去除率可達(dá)到90％以上。
3.2 片狀非金屬功能材料
白云母、絹云母、滑石片巖等具有片狀結(jié)構(gòu)，｛001｝易解理，一般外表呈絲絹光澤，片狀非金屬礦物可以經(jīng)磨剝劈成極簿的薄片（片徑厚1～100nm），所以也有人將片狀礦物的超細(xì)產(chǎn)品歸類(lèi)為二維納米材料范疇，所以片狀礦物的超細(xì)磨剝產(chǎn)品又稱為廣義納米材料
白云母、絹云母等產(chǎn)品在建筑外墻涂料中的應(yīng)用，除了改善涂層的機(jī)械性能，又能提高涂料的耐老化、抗紫外性能，防止龜裂，延遲粉化，同時(shí)顏料粒子容易進(jìn)入片狀礦物的晶格層，可保持涂料顏色長(zhǎng)久不褪色。眾所周所，太陽(yáng)光中的紫外線是造成涂料老化，功能減弱的根本原因，超細(xì)簿片狀礦物因?yàn)榫哂芯w偏光效應(yīng)，和層間結(jié)晶水的光干涉效應(yīng)，對(duì)紫外線、紅外線起到強(qiáng)烈的吸收和反射作用，從而有效地保護(hù)了外墻涂料中的涂層和顏料。經(jīng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在外墻涂料中添加5～8％的超細(xì)云母粉、絹云母粉，可使外墻涂料的耐老化性能提高到750小時(shí)以上。
3.3 非金屬礦納米功能材料
非金屬礦納米材料一般采用合化成法加工制備，或?qū)⒕哂屑{米結(jié)構(gòu)的非礦粉體化加工，如納米CaCO3、納米SiO2、蒙脫石凝膠等，因?yàn)樵擃?lèi)礦物的納米結(jié)構(gòu)，使得它們?cè)诮ㄖ苛现械膽?yīng)用，賦予建筑涂料許多新的功能，例如作為無(wú)機(jī)抗菌劑來(lái)制備抗菌涂料，非金屬礦無(wú)機(jī)抗菌劑通過(guò)利用緩釋抗菌組分，對(duì)細(xì)菌中酶蛋白的活性基團(tuán)進(jìn)行破壞而發(fā)揮抗菌作用，與傳統(tǒng)的有機(jī)抗菌劑相比，具有在抗菌廣泛性、特效性、光穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等方面具有優(yōu)勢(shì)；作為抗老化助劑制備高耐候性外墻涂料，因其量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，納米非礦材料對(duì)太陽(yáng)光中的紫外線產(chǎn)生強(qiáng)吸收和反射，當(dāng)納米顆粒與樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)合形成復(fù)合體后，作用在涂料上的紫外光能量被納米材料吸收和反射，從而提高了外墻涂料的耐老化性能。
四、結(jié)語(yǔ)
建筑涂料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈。
建筑涂料的多功能化已成為必然的發(fā)展趨勢(shì)，它既代表了建筑涂料產(chǎn)業(yè)的研究開(kāi)發(fā)水平，又反映了社會(huì)和消費(fèi)者對(duì)新型建筑涂料產(chǎn)品的新要求。加強(qiáng)研究開(kāi)發(fā)非金屬功能材料在建筑涂料中的應(yīng)用，也已成為改造傳統(tǒng)非金屬礦產(chǎn)業(yè)最有前途的方向之一。相信通過(guò)非金屬行業(yè)和建筑涂料行業(yè)科研人員和生產(chǎn)人員的努力，一定會(huì)開(kāi)發(fā)出更多更新的多功能建筑涂料產(chǎn)品，使建筑涂料工業(yè)的發(fā)展達(dá)到一個(gè)新的階段。
1、前言
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全國(guó)各地城鎮(zhèn)基本建設(shè)也隨之進(jìn)入一全新的發(fā)展階段，這標(biāo)志著建筑業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)和標(biāo)志產(chǎn)業(yè)的地位日益強(qiáng)化。與之相聯(lián)的，建筑涂料產(chǎn)業(yè)同樣也處于高速增長(zhǎng)的發(fā)展期，據(jù)權(quán)威部門(mén)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建筑涂料在整個(gè)涂料工業(yè)中的產(chǎn)值所占比例已達(dá)40％以上�；仡櫴昵拔覈�(guó)的建筑涂料生產(chǎn)水平和研發(fā)水平還較低，產(chǎn)品質(zhì)量差，品種單一，生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模小，經(jīng)過(guò)十年的快速發(fā)展，我國(guó)的涂料生產(chǎn)和研發(fā)水平與世界領(lǐng)先水平間的差距正逐步縮小。生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模和數(shù)量也已達(dá)到歷史最高水平，但也面臨著國(guó)外名牌企業(yè)及產(chǎn)品的強(qiáng)力競(jìng)爭(zhēng)，產(chǎn)品更新速度慢，研發(fā)水平不高等問(wèn)題的壓力。
隨著建筑涂料研發(fā)水平的不斷提高，消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品功能的要求更新，建筑涂料的多功能化，已成為發(fā)展趨勢(shì)。如外墻涂料的耐老化抗紫外功能，自清潔功能，內(nèi)墻涂料的環(huán)保功能和健康保健功能等。
非金屬礦及深加工產(chǎn)品在建筑涂料中的應(yīng)用已很普遍，如高嶺土、碳酸鈣、滑石、膨潤(rùn)土、云母等，主要作為填料，在涂層中起到骨架結(jié)構(gòu)基料的作用，對(duì)改善建筑涂料的功能性作用不大。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的部分建筑涂料生產(chǎn)廠商及研究機(jī)構(gòu)已開(kāi)始著手研究利用非金屬礦及深加工產(chǎn)品功能性來(lái)改善或賦予建筑涂料新的功能。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)。
二、非金屬礦功能性材料
我國(guó)是世界上最早利用非金屬礦產(chǎn)的國(guó)家之一。也是世界上非金屬礦品種齊全，儲(chǔ)量豐富的少數(shù)國(guó)家之一，到目前為止，我國(guó)已發(fā)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的非金屬礦產(chǎn)有100多種。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，非金屬工業(yè)因應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，加工技術(shù)及裝備的發(fā)展已成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較快的領(lǐng)域。
隨著非金屬礦深加工技術(shù)水平的提高，其些非金屬礦產(chǎn)品的優(yōu)異特性得到不斷地開(kāi)發(fā)。產(chǎn)品功能化已成為非金屬礦加工發(fā)展的一個(gè)重要方向。目前，已于建筑涂料中應(yīng)用或有應(yīng)用趨勢(shì)的非金屬礦及其深加工產(chǎn)品有：膨潤(rùn)土，有機(jī)膨潤(rùn)土，凹凸棒土、云母粉、絹云母粉、納米碳酸鈣、煅燒高嶺土、納米SiO2、沸石、滑石等。
三、功能性非金屬礦產(chǎn)品在建筑涂料中的作用
功能性非金屬礦產(chǎn)品因其化學(xué)組成，成礦條件，結(jié)晶結(jié)構(gòu)、晶層構(gòu)造的差異，其技術(shù)物理化學(xué)特性均有所不同，通過(guò)深加工處理，其局部結(jié)構(gòu)，表面化學(xué)性能，表面電性能等發(fā)生改變，功能性更明顯，以下就以吸附類(lèi)礦物、片狀礦物及納米類(lèi)三種非金屬礦產(chǎn)品作分析探討。
3.1 咐附類(lèi)非金屬功能性礦物
吸附類(lèi)非金屬礦物如膨潤(rùn)土、凹凸棒土、沸石等，同屬層狀或架狀含水鋁硅酸鹽，具有獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和晶體化學(xué)性質(zhì)，從而具有強(qiáng)吸附性、膨潤(rùn)性、懸浮性、陽(yáng)離子交換性、觸變性等，其深加工產(chǎn)品為有機(jī)膨潤(rùn)土，改性凹凸棒土等，在建筑涂料可作增稠劑，防沉劑，目前也有建筑涂料生產(chǎn)廠家利用它們具有層間水在弱電解作用下產(chǎn)生羥基負(fù)離子（H3O2-）的特點(diǎn)來(lái)生產(chǎn)負(fù)離子環(huán)保保健型內(nèi)墻建筑涂料，研究資料表明它對(duì)NH3、甲醛等揮發(fā)物的吸附去除率可達(dá)到90％以上。
3.2 片狀非金屬功能材料
白云母、絹云母、滑石片巖等具有片狀結(jié)構(gòu)，｛001｝易解理，一般外表呈絲絹光澤，片狀非金屬礦物可以經(jīng)磨剝劈成極簿的薄片（片徑厚1～100nm），所以也有人將片狀礦物的超細(xì)產(chǎn)品歸類(lèi)為二維納米材料范疇，所以片狀礦物的超細(xì)磨剝產(chǎn)品又稱為廣義納米材料
白云母、絹云母等產(chǎn)品在建筑外墻涂料中的應(yīng)用，除了改善涂層的機(jī)械性能，又能提高涂料的耐老化、抗紫外性能，防止龜裂，延遲粉化，同時(shí)顏料粒子容易進(jìn)入片狀礦物的晶格層，可保持涂料顏色長(zhǎng)久不褪色。眾所周所，太陽(yáng)光中的紫外線是造成涂料老化，功能減弱的根本原因，超細(xì)簿片狀礦物因?yàn)榫哂芯w偏光效應(yīng)，和層間結(jié)晶水的光干涉效應(yīng)，對(duì)紫外線、紅外線起到強(qiáng)烈的吸收和反射作用，從而有效地保護(hù)了外墻涂料中的涂層和顏料。經(jīng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在外墻涂料中添加5～8％的超細(xì)云母粉、絹云母粉，可使外墻涂料的耐老化性能提高到750小時(shí)以上。
3.3 非金屬礦納米功能材料
非金屬礦納米材料一般采用合化成法加工制備，或?qū)⒕哂屑{米結(jié)構(gòu)的非礦粉體化加工，如納米CaCO3、納米SiO2、蒙脫石凝膠等，因?yàn)樵擃?lèi)礦物的納米結(jié)構(gòu)，使得它們?cè)诮ㄖ苛现械膽?yīng)用，賦予建筑涂料許多新的功能，例如作為無(wú)機(jī)抗菌劑來(lái)制備抗菌涂料，非金屬礦無(wú)機(jī)抗菌劑通過(guò)利用緩釋抗菌組分，對(duì)細(xì)菌中酶蛋白的活性基團(tuán)進(jìn)行破壞而發(fā)揮抗菌作用，與傳統(tǒng)的有機(jī)抗菌劑相比，具有在抗菌廣泛性、特效性、光穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性等方面具有優(yōu)勢(shì)；作為抗老化助劑制備高耐候性外墻涂料，因其量子尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，納米非礦材料對(duì)太陽(yáng)光中的紫外線產(chǎn)生強(qiáng)吸收和反射，當(dāng)納米顆粒與樹(shù)脂進(jìn)行復(fù)合形成復(fù)合體后，作用在涂料上的紫外光能量被納米材料吸收和反射，從而提高了外墻涂料的耐老化性能。
四、結(jié)語(yǔ)
建筑涂料產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但競(jìng)爭(zhēng)也日益激烈。
建筑涂料的多功能化已成為必然的發(fā)展趨勢(shì)，它既代表了建筑涂料產(chǎn)業(yè)的研究開(kāi)發(fā)水平，又反映了社會(huì)和消費(fèi)者對(duì)新型建筑涂料產(chǎn)品的新要求。加強(qiáng)研究開(kāi)發(fā)非金屬功能材料在建筑涂料中的應(yīng)用，也已成為改造傳統(tǒng)非金屬礦產(chǎn)業(yè)最有前途的方向之一。相信通過(guò)非金屬行業(yè)和建筑涂料行業(yè)科研人員和生產(chǎn)人員的努力，一定會(huì)開(kāi)發(fā)出更多更新的多功能建筑涂料產(chǎn)品，使建筑涂料工業(yè)的發(fā)展達(dá)到一個(gè)新的階段。
