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矿物基功能材料在建筑涂料中的应用
发布日期:2018-5-4   浏览次数:1173

    建筑涂料的多功能化是提高产品质量、拓展服务功能和营造新的消费理念的必然要求,也反映了社会和消费者对产品功能的更高需求。如外墙涂料提高耐候性级别、附加自清洁作用,内墙涂料附加环境保护和健康保健功能等。
建筑涂料是由有机和无机多种组分复合的产品,其多功能化和降低成本可通过改造并复合无机组分等各种途径来实现。非金属矿及深加工产品在建筑涂料中的应用已很普遍,如高岭土、碳酸钙、滑石、膨润土、云母等。
    近几年来,国内外的部分建筑涂料生产厂商及研究机构已开始着手研究利用非金属矿及深加工产品功能性来改善或赋予建筑涂料新的功能,这一领域已成为建筑涂料产业的一个新的热点。
    1、吸附类非金属功能性矿物
    吸附类非金属矿物如膨润土、凹凸棒土、沸石等,同属层状或架状含水铝硅酸盐,具有独特的内部结构和晶体化学性质,从而具有强吸附性、膨润性、悬浮性、阳离子交换性、触变性等。
    有机膨润土在水溶性涂料、防水涂料、乳化沥青涂料、保温涂料、防腐、防火等各类涂料中作悬浮剂,可大大提高涂料的悬浮性、粘结性、涂刷性、耐水性。改性凹凸棒土等,在建筑涂料可作增稠剂、防沉剂。
    目前,也有建筑涂料生产厂家利用层状硅酸盐矿物层间水在弱电解作用下产生羟基负离子(h3o2-)的特点来生产负离子环保保健型内墙建筑涂料。
    2、片状非金属功能材料
    白云母、绢云母、滑石片岩等具有片状结构,易解理,一般外表呈丝绢光泽,片状非金属矿物可以经磨剥劈成极簿的薄片(片径厚1-100nm),所以也有人将片状矿物的超细产品归类为二维纳米材料范畴,所以片状矿物的超细磨剥产品又称为广义纳米材料。
    白云母、绢云母等产品在建筑外墙涂料中的应用,除了改善涂层的机械性能,又能提高涂料的耐老化、抗紫外性能、防止龟裂、延迟粉化,同时颜料粒子容易进入片状矿物的晶格层,可保持涂料颜色长久不褪色。
    众所周知,太阳光中的紫外线是造成涂料老化、功能减弱的根本原因,超细簿片状矿物因为具有晶体偏光效应和层间结晶水的光干涉效应,对紫外线、红外线起到强烈的吸收和反射作用,从而有效地保护了外墙涂料中的涂层和颜料。
    3、纳米化非金属矿功能材料
    非金属矿纳米材料一般采用化学合成法加工制备,或将具有纳米结构的非金属矿进行粉体化加工,如纳米碳酸钙、纳米二氧化硅、蒙脱石凝胶等,因为该类矿物的纳米结构,使得它们在建筑涂料中的应用,赋予建筑涂料许多新的功能。
    在纳米改性高耐候性外墙涂料中,因量子尺寸效应和表面效应,纳米颗粒材料呈现对吸收光谱和荧光光谱的蓝移和对紫外线的强烈吸收和反射特性;矿物质二维纳米薄片材料还同时具有晶体偏光效应、结构排列的有序性和层间结晶水对光的干涉效应等,从而强化了吸收紫外线的能力并呈现新的特点。
    当纳米颗粒与树脂或颜料进行复合并在涂料中分别形成复合体后,原本作用在树脂和颜料上的紫外光能量被纳米材料吸收和反射,因此起到了对外墙涂料漆膜和颜料的保护作用。
    4、无机抗菌材料
    纳米组装无机抗菌剂通过缓释抗菌组分,并借助抗菌组分对细菌中酶蛋白的活性基团的破坏而发挥抗菌作用。
    纳米组装无机抗菌剂为固体粉末,将其作为添加剂,并与涂料的加工工艺复合,可制备出无机抗菌涂料。纳米组装无机抗菌剂的纳米孔载体可以是人工合成的介孔材料,也可是天然的多孔材料。如沸石、凹凸棒等具有加工容易、成本低廉等特点。
    作为无机抗菌剂来制备抗菌涂料,非金属矿无机抗菌剂通过利用缓释抗菌组分,对细菌中酶蛋白的活性基团进行破坏而发挥抗菌作用,与传统的有机抗菌剂相比,具有在抗菌广泛性、特效性、光稳定性、化学稳定性等方面具有优势,
    5、负离子环保保健型材料
    无源负离子发生材料是将自然界中具有永久带电特性和永久微电场的矿物材料,通过分割至纳米尺度使放电特性加以强化,再通过与其他材料复配使电场取向一致的原理制备而成。
    该材料形成的永久电场通过其电极对空气和水中的水分子产生微弱电解作用而产生羟基负离子,羟基负离子通过消除人体内有害的活性氧并调节人体体液至最佳的低碱性状态起到保健功效。
    在涂料的制备工艺中,复合无源负离子发生材料并解决二者的相容性问题,便制得负离子环保保健型内墙涂料。该涂料除附加了负离子发射、净化空气和人体保健功能外,其他性能均满足涂料产品的相关要求。
    6、去除甲醛、净化空气的环保材料
    随着经济快速发展和人们生活水平的不断提升,大家对于拥有一个健康、安全、舒适的生活环境的要求越来越迫切。
    纳米tio2/硅藻土复合光催化材料就是一种新型的环保材料,其方法是采用先进技术将10——20纳米的二氧化钛粒子均匀负载或组装在硅藻颗粒表面的新型环保功能材料。从材料结构和性能来讲,它既保留了硅藻土的孔结构特性,又复合了锐钛型的纳米tio2组分。这种结构和组成特性使其既具有对有机污染物的吸附捕捉功能,又具有光催化降解或分解功能,而且硅藻土是微米级颗粒,负载固定在硅藻颗粒表面的纳米tio2粒子既不能团聚,也不能飞扬,使用方便和安全。
    7、矿物/tio2复合钛白颜料
    以白度高、结构外型和粒度分布等与钛白类似,且表面具反应活性的矿物为基体原料(内核),通过机械力化学表面改性等方式制备出表面包覆金红石型tio2的复合钛白颜料。
    矿物/tio2复合钛白颜料具有与金红石型钛白粉相同或近似的物理性能,如遮盖力、白度、吸油量和耐候性等;粒度和粒度分布更佳;比钛白粉略小的密度更适合应用的需要。可在应用钛白粉物理性质的众多领域如涂料、造纸、塑料、油墨等中加以应用。
    8、展望
    涂料产品的市场竞争日趋激烈,建筑涂料的多功能化和低成本化是提高产品质量和档次,增强市场竞争力的有效途径。
    从无机新材料技术角度出发,加强研究开发非金属功能材料在建筑涂料中的应用,也已成为改造传统非金属矿产业最有前途的方向之一,相信通过非金属行业和建筑涂料行业科研人员和生产人员的努力,一定会开发出更多更新的多功能建筑涂料产品,使建筑涂料工业的发展达到一个新的阶段。

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