中國(guó)粉體網(wǎng)訊 中國(guó)涂料行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃中指出，我國(guó)涂料行業(yè)的基礎(chǔ)研究要在涂料應(yīng)用基礎(chǔ)理論、新型原材料、先進(jìn)裝備與自動(dòng)化技術(shù)、涂層評(píng)估技術(shù)等領(lǐng)域，增強(qiáng)已有優(yōu)勢(shì)，培植新優(yōu)勢(shì)，取得一批達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的標(biāo)志性成果，使涂料行業(yè)基礎(chǔ)研究整體水平有較大提升。
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上海工程技術(shù)大學(xué)/迷涂新材料技術(shù)(上海)有限公司總經(jīng)理，上海工程技術(shù)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院客座教授周建龍先生
其中，重點(diǎn)指出在新型原料方面，涂料行業(yè)的發(fā)展強(qiáng)烈依賴涂料原材料工業(yè)的發(fā)展。涂料發(fā)展方向的綠色化、長(zhǎng)效化、功能化需要不斷開(kāi)發(fā)新型的樹(shù)脂、顏填料、助劑和環(huán)境友好型溶劑。關(guān)鍵核心原材料的國(guó)產(chǎn)化是涂料創(chuàng)新發(fā)展的重要基礎(chǔ)。2021年6月29-30日，由中國(guó)粉體網(wǎng)主辦的“2021全國(guó)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展交流大會(huì)”在安徽池州隆重召開(kāi)。會(huì)議圍繞“精細(xì)加工 高值應(yīng)用”，開(kāi)展產(chǎn)、學(xué)、研合作，共同推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。
會(huì)議期間，中國(guó)粉體網(wǎng)邀請(qǐng)了上海工程技術(shù)大學(xué)/迷涂新材料技術(shù)(上海)有限公司總經(jīng)理，上海工程技術(shù)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院客座教授周建龍先生作了《重質(zhì)碳酸鈣在涂料中的應(yīng)用研究 》專題報(bào)告，為眾多涂料行業(yè)的參會(huì)者分享了重質(zhì)碳酸鈣的應(yīng)用技術(shù)，以碳酸鈣為案例探討了中國(guó)涂料行業(yè)“十四五”發(fā)展規(guī)劃中重點(diǎn)提到的新型原料問(wèn)題。在此，再次感謝周建龍教授同眾多與會(huì)專家共同出席2021全國(guó)碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展交流大會(huì)并促進(jìn)大會(huì)成功舉辦。
以下內(nèi)容，為會(huì)議期間由中國(guó)粉體網(wǎng)專訪周建龍教授相關(guān)內(nèi)容。采訪期間，周建龍教授就重質(zhì)碳酸鈣在涂料領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用問(wèn)題表達(dá)自己的觀點(diǎn)，現(xiàn)與大家分享。
粉體網(wǎng)：周教授，您好。您作為迷涂新材料技術(shù)(上海)有限公司總經(jīng)理，又是上海工程技術(shù)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院客座教授，還曾出任過(guò)十幾家涂料企業(yè)總經(jīng)理、顧問(wèn)，兼任過(guò)各種涂料協(xié)會(huì)的秘書(shū)長(zhǎng)等職務(wù)，在涂料行業(yè)可以稱得上是名副其實(shí)的專家�，F(xiàn)在想請(qǐng)您分析一下涂料對(duì)填料市場(chǎng)的需要情況是怎樣的?重質(zhì)碳酸鈣作為涂料填料性能上有何特點(diǎn)或優(yōu)勢(shì)?
周建龍教授：現(xiàn)代涂料工業(yè)的發(fā)展正快速朝著功能化、高裝飾性、環(huán)保與低成本化方向發(fā)展，填料作為涂料中的重要輔助成膜物質(zhì)，占有極大的比例，對(duì)于涂料配方的設(shè)計(jì)起著重要作用。填料在涂料中主要的作用有兩方面：一是填充作用，降低成本，因此在涂料配方設(shè)計(jì)中，填料通常被當(dāng)作低成本的原料添加到涂料中，以提高涂料的固含量；二是通過(guò)加入填料改變涂膜或漆料的物理和化學(xué)性質(zhì)。隨著涂料技術(shù)的發(fā)展，填料除了作為填料降低涂料成本外，還可改善或調(diào)節(jié)涂料各方面的性能，如光澤、遮蓋力、流動(dòng)性、流平性、耐久性、膜牢固性、透氣性和流變性等�，F(xiàn)代涂料技術(shù)更加重視填料的第二方面也就是功能性方面的作用，如選擇不同種類和數(shù)量的填料，可有效改善涂料的貯存性能和施工性能，提高涂膜的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、耐水性、防火、抗紫外線性、隔熱性和抗龜裂等。與顏料相比，大部分填料具有成本低、吸油量低和較易分散等優(yōu)點(diǎn)。所以，要獲得性價(jià)比高的涂料產(chǎn)品，顏填料性能的研究、改進(jìn)與發(fā)展必不可少。
重質(zhì)碳酸鈣作為涂料填料，性能上有一系列的優(yōu)勢(shì)：白度高、純度好、色相柔和及化學(xué)成分穩(wěn)定;增加產(chǎn)品的體積，起一種骨架作用，降低生產(chǎn)成本;在厚漿漆中，重質(zhì)碳酸鈣可以使涂料增稠、加厚，起填充和補(bǔ)平作用;增加涂膜厚度上粉率和噴涂面積，提高涂層耐磨性和耐久性;改善涂料的流動(dòng)性及涂膜的物理力學(xué)性能;半光漆和無(wú)光漆產(chǎn)品，一般可直接加入重質(zhì)碳酸鈣配制，無(wú)須加消光劑，節(jié)約成本;功能化改性可以改善吸油值、與有機(jī)高分子的相容性等特性;碳酸鈣是堿性物質(zhì)，在水基涂料中可起到緩沖劑作用，在混凝土表面涂裝有一定防護(hù)作用；可提高漆膜的強(qiáng)度、耐水性、干性、耐擦洗性;多項(xiàng)指標(biāo)都接近沉淀硫酸鋇，可以在多種涂料中部分或全部替代硫酸鋇，從而降低成本。
粉體網(wǎng)：周教授，請(qǐng)問(wèn)目前重質(zhì)碳酸鈣在工業(yè)涂料中的應(yīng)用情況如何?細(xì)分應(yīng)用有哪些分類和趨勢(shì)?
周建龍教授：就碳酸鈣行業(yè)而言，重質(zhì)碳酸鈣由方解石經(jīng)粉碎制得，價(jià)格便宜，在工業(yè)涂料中分為兩類：I類為普通涂料工業(yè)用重質(zhì)碳酸鈣;II類為經(jīng)表面處理的涂料工業(yè)用重質(zhì)碳酸鈣。每類按照細(xì)度分為8種型號(hào)。涂料行業(yè)更多按行業(yè)、材質(zhì)或主要成膜物質(zhì)細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域，比如金屬涂料、木器涂料、混凝土表面用涂料、粉末涂料、塑膠涂料、玻璃涂料等等。重質(zhì)碳酸鈣在金屬涂料如鋼結(jié)構(gòu)表面用涂料、軌道交通用涂料、汽車涂料、木器涂料、粉末涂料等涂料類型中常使用。
隨著填料精制技術(shù)的發(fā)展，填料經(jīng)過(guò)改性和精制，就具有許多重要的特性。 比起化學(xué)特性而言，物理特性對(duì)涂料中填料的影響更大，如粒徑和粒子形狀、吸油量、密度和表面處理或煅燒的效果。填料的粒徑可以從小于0.1μm 到超過(guò)3,000μm，但通常用到的填料粒徑均在 0.2 ~ 20μm 內(nèi)。超細(xì)填料有較高的表面積，吸油量也非常高，會(huì)影響涂料的干遮蓋力、光澤等多種特性。因此，從趨勢(shì)上，填料改性類產(chǎn)品應(yīng)用會(huì)逐步增加，以賦予更多的功能性。
粉體網(wǎng)：周教授，重質(zhì)碳酸鈣在建筑涂料中應(yīng)用范圍如何?建筑涂料重質(zhì)碳酸鈣產(chǎn)品有哪些指標(biāo)要求?
周建龍教授：重鈣在內(nèi)外墻中也有應(yīng)用，但在這種情況更多用輕鈣，這是因?yàn)閮?nèi)外墻為混凝土結(jié)構(gòu)，重鈣在乳膠漆中使用易沉降，粒度比輕鈣大，吸油量比輕鈣低，輕鈣有更大的堆積體積，性價(jià)比更優(yōu)，通�？梢詫⒅剽}與輕鈣搭配使用，發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。
建筑涂料中重鈣的作用：
(1)作為體質(zhì)顏料，具有填充作用，使之細(xì)膩、均勻、白度高。
(2)具有一定的干遮蓋力，一般使用超細(xì)產(chǎn)品，當(dāng)其粒徑與鈦白粉粒徑接近時(shí)，可提高鈦白粉的遮蓋效果。
(3)可提高漆膜的強(qiáng)度、耐水性、干性、耐擦洗性。
(4)改善保色性。
(5)降低成本，使用量為10%~50%。
缺點(diǎn)：密度大、易沉淀，使用量不宜過(guò)大。在建筑涂料中，最主要的標(biāo)準(zhǔn)是內(nèi)外墻標(biāo)準(zhǔn)，更多是關(guān)于涂料的性能標(biāo)準(zhǔn)，和重鈣有關(guān)的多半在于影響涂料性能的主要指標(biāo)，如對(duì)比率、耐堿性、耐洗刷性、施工性等。一般而言，重鈣的白度、D50和D97粒度、吸油值、重金屬含量等都是建筑涂料中對(duì)重鈣所關(guān)注的方面。
粉體網(wǎng)：周教授，目前涂料用重質(zhì)碳酸鈣的生產(chǎn)有哪些重要技術(shù)問(wèn)題需要解決?涂料生產(chǎn)企業(yè)對(duì)重鈣是否存在一些比較迫切的需求?
周建龍教授：重鈣粉添加于涂料,在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。
1絮凝
當(dāng)用純?nèi)軇┗蚋邼舛鹊钠崃险{(diào)稀重鈣粉分散體時(shí)，容易發(fā)生絮凝;其原因在于調(diào)稀過(guò)程中，純?nèi)軇┛蓮脑剽}粉漿料中提出樹(shù)脂，使重鈣粉保護(hù)層上的樹(shù)脂部分為溶劑取代，穩(wěn)定性下降，當(dāng)用高濃度漆料調(diào)稀時(shí)，因?yàn)橛腥軇�、成膜助劑的提取過(guò)程，使原涂料中重鈣粉濃度局部大增加，從而增加絮凝的可能。
2配料后漆漿增稠
水性涂料生產(chǎn)中，會(huì)在配料后或砂磨分散過(guò)程遇到漆漿增稠的現(xiàn)象。其原因，一是重鈣粉由于加工或貯存的原因，含水量過(guò)高，在涂料中出現(xiàn)了假稠現(xiàn)象，二是重鈣粉中的水溶鹽含量過(guò)高，或含有其它堿性雜質(zhì)，它與涂料混合后，脂肪酸與堿反應(yīng)生成皂而導(dǎo)致增稠。
解決方法：增稠現(xiàn)象較輕時(shí)，加少量溶劑，或補(bǔ)加適量主體樹(shù)脂。增稠情況嚴(yán)重時(shí)，如原因是水分過(guò)高，可加入少量乙醇等醇類物質(zhì)。如是堿性物質(zhì)所造成的，可加入少量亞麻油酸或其它有機(jī)酸進(jìn)行中和。
3細(xì)度不易分散
研磨鈣粉漿料時(shí)細(xì)度不易分散的原因主要有以下幾點(diǎn)。
3.1.鈣粉細(xì)度大于涂料要求的細(xì)度。如原始顆粒大于涂料細(xì)度的標(biāo)準(zhǔn)，解決辦法是，先將鈣粉進(jìn)一步粉碎加工，使其達(dá)到涂料細(xì)度的要求。此時(shí)，單純通過(guò)研磨分散解決不了鈣粉原始顆粒的細(xì)度問(wèn)題。
3.2鈣粉顆粒聚集緊密難以分散，且易沉淀。解決辦法是，分散過(guò)程中不要停配料罐攪拌機(jī)，砂磨分散時(shí)快速進(jìn)料過(guò)磨，經(jīng)過(guò)砂磨機(jī)過(guò)一遍后，再正常進(jìn)料，二次分散作業(yè)，此外還可以對(duì)鈣粉進(jìn)行表面處理，提高鈣粉的分散性能，也可加入分散劑，提高分散效率。
3.3在貯存中變膠。某些鈣粉容易造成涂料貯存中變膠，解決方法，可采用冷存稀漿法，即配鈣粉漿料研磨后，立即倒入冷漆料中攪拌，同時(shí)加去離子水稀釋攪勻。
3.4細(xì)度不合格。細(xì)度不合格的主要原因有：研磨鈣粉漿料細(xì)度不合格，調(diào)漆工序驗(yàn)收不嚴(yán)格;漆料的細(xì)度不合格，調(diào)漆罐沒(méi)刷洗干凈，沒(méi)放稀料或樹(shù)脂混溶性不好。
3.5沉淀。由于雜質(zhì)或不溶性物質(zhì)的存在，涂料中的重鈣粉出現(xiàn)沉底的現(xiàn)象叫沉淀。產(chǎn)生的原因主要有：色漆組分粘度小，稀料用量過(guò)大，樹(shù)脂含量少;重鈣粉相對(duì)密度大，顆粒過(guò)粗;稀釋劑使用不當(dāng);貯存時(shí)間長(zhǎng)�？梢约尤脒m量的硬脂酸鋁或有機(jī)膨潤(rùn)土等涂料常用的防沉劑，提高重鈣粉的研磨細(xì)度避免沉淀。
3.6發(fā)脹。重鈣粉漿料在研磨過(guò)程中，漿料一旦靜置下來(lái)就呈現(xiàn)膠凍狀，而一經(jīng)攪拌又稀下來(lái)的現(xiàn)象稱為發(fā)脹。這種現(xiàn)象主要發(fā)生在羧基分子中，產(chǎn)生羧基組分發(fā)脹的原因主要有：羧基樹(shù)脂pH值偏低，采用了與重鈣粉相沖的其他堿性填料，兩者發(fā)生皂化反應(yīng)使色漿發(fā)脹，聚合度高的羧基樹(shù)脂會(huì)使一些活動(dòng)顏料結(jié)成的粒子團(tuán)而顯現(xiàn)發(fā)脹�？梢杂萌仚C(jī)對(duì)發(fā)脹的重鈣粉漿料再研磨，使絮凝的鈣粉漿料重新分散;在研磨料中加入適量的乙醇胺類，能消除因水而引起的發(fā)脹。
3.7變色。在貯存過(guò)程中由于某些原因顏色發(fā)生變化的現(xiàn)象叫變色。這種現(xiàn)象主要發(fā)生在羧基組分中，其原因有：羧基組分PH值偏低，與包裝鐵桶和重鈣粉發(fā)生化學(xué)反應(yīng);重鈣粉與其他填料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變了原來(lái)涂料的固有顯色;填料之間相對(duì)密度相差大，填料分層造成組分色相不一致�？梢酝ㄟ^(guò)選用高pH值羧基樹(shù)脂，最好是中性樹(shù)脂避免變色;在重鈣粉的選用上須考慮它們與其它組分不發(fā)生反應(yīng)。
3.8結(jié)皮。添加了重鈣粉的水性涂料，容易在貯存中表層結(jié)出一層硬結(jié)的漆膜的現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因有：涂料包裝桶的桶蓋不嚴(yán);催干劑的用量過(guò)多。可加入防結(jié)皮劑丁酮肟以及生產(chǎn)時(shí)嚴(yán)格控制催干劑的用量解決。
重鈣由于價(jià)格便宜，在生產(chǎn)中常常大量使用，生產(chǎn)中需要發(fā)揮重鈣的各種特性，關(guān)鍵是解決以上各種問(wèn)題，為生產(chǎn)中更大范圍使用重鈣服務(wù)。
粉體網(wǎng)：周教授，依照目前重質(zhì)碳酸鈣的發(fā)展情況來(lái)看，未來(lái)重鈣在涂料行業(yè)發(fā)展前景如何?需要哪些技術(shù)突破來(lái)拓寬應(yīng)用價(jià)值呢?
周建龍教授：未來(lái)重鈣在涂料行業(yè)發(fā)展前景一片大好，功能化改性、規(guī)模化、超細(xì)化、環(huán)�；�、應(yīng)用多元化是其方向。涂料是應(yīng)用科學(xué)，生產(chǎn)重鈣的原材料企業(yè)需要與涂料企業(yè)的技術(shù)人員多溝通，大幅增加原材料的應(yīng)用，用數(shù)據(jù)說(shuō)話贏得客戶，從而能夠不斷拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。具體而言，重鈣超細(xì)化會(huì)讓涂料表面更加精細(xì)化，裝飾效果更佳，價(jià)格會(huì)更高，由于吸油量增加，需要更多的樹(shù)脂平衡配方，但表面觀感更強(qiáng)，可以用于對(duì)表面要求更高的場(chǎng)合。表面的功能化改性會(huì)賦予產(chǎn)品更多性能，不僅可以提高重鈣用量，同時(shí)一定情況下可能反而降低涂料整體成本，這都需要在目前的技術(shù)上突破。
粉體網(wǎng)：非常感謝周教授的分享。
