【原创】碳酸钙在涂料中的应用与发展


来源:粉体网   昧光

[导读]  2025年4月10-11日,由中国粉体网主办的第四届全国碳酸钙产业高值化发展交流大会将在安徽·池州举行。

中国粉体网讯 涂料在我们生活中随处可见,它使我们的生活变得色彩斑斓,其中最常见的包括油漆、水溶性涂料、粉末涂料等。

 

1、涂料术语与科学分类

 

油漆:油漆是我国最早对涂料的称谓,古代制备涂料以桐油和大漆为主,所以将涂料称为油漆。

 

油基涂料:以天然植物油为主要原料的涂料,油经过炼制或加有树脂的涂料称为油基涂料,或称油基漆,因为它的性能较差,现在用量很少。

 

油性/水性涂料:指涂料中以有机溶剂为稀释介质(溶剂或分散介质),而水性涂料则是以水为稀释介质的涂料。油性与水性之分,是对物质表面张力的大致区分,与物质的其他性质,如,挥发性、毒性完全没有关系。

 

按照上述说法,现在的涂料,除水性涂料外,在一定意义上都可以称之为油性涂料,包括油基涂料、高固体分涂料、辐射固化涂料,甚至包含粉末涂料和水性油漆。单纯将油性涂料等同于溶剂型涂料是错误的。

 

2、涂料专用填料的特性

 

涂料用体质颜料又称为填料,包括许多化合物,主要是钡、钙、镁或铝的盐类,硅或铝的氧化物,或从前两类物质衍生的双盐类,在涂料中具有广泛的用途。

 

这些填料有2种通性:折射率低(1.45~1.70),白色或近乎白色。在涂料工业中,填料主要起到2个方面的作用:一是起到骨架与填充作用,减少树脂用量,降低生产成本;二是能够改善涂料的施工性能,例如:提高涂料施工的流动与流平性,提高产品的贮存性,提高涂料的涂膜质量,以及提高涂膜的硬度、机械强度、遮盖力、耐候性、耐水性、耐溶剂性、抗弯曲性、抗划痕性和抗龟裂性。

 

填料的物化性能包括:水分、莫氏硬度、化学稳定性、矿物形态、熔点、密度和吸油量等。由于填料的物化性能存在差异,不仅影响涂料的涂膜质量,也会影响涂料的功能与用途。

 

填料的物化性能

 

 

3、碳酸钙水性涂料体系中的应用

 

(1)水性涂料概述

 

目前,我国环保型水性涂料已经呈现出四足鼎立的局面———水性无机富锌涂料、水性环氧涂料、水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料。水性涂料主要是乳液基料,配合各种功能助剂分散剂、稳定剂、成膜助剂等)、填料、颜料等组成,具有环保、耐候性优良等特点,用量越来越大。

 

(2)水性涂料应用碳酸钙

 

纳米碳酸钙因粒径小、比表面大,具有微波吸收性、补强性、触变性等特殊性能,广泛应用在汽车底漆、塑料、橡胶、粘胶剂、涂料等领域。刘亚雄等将研究表明:纳米碳酸钙应用在水性涂料时,可以取代20%~30%的钛白粉及100%的轻质碳酸钙,水性涂料的对比率、耐洗刷性、耐碱性、耐水性、老化性能等指标提高50%以上。

 

蔺秀媛等利用CaCO3作为改性剂,通过对CaCO3含量、烘箱温度和UV固化时间三个因素进行正交实验,找到能改善水性UV固化涂料力学和光学性能的方法。实验表明,CaCO3的含量的影响程度是最大的。在水性木器涂料中适量加入碳酸钙,能够使木器涂料的漆膜强度得到一定幅度的提高,使涂层变得不易损耗、更加耐磨。

 

4、碳酸钙在粉末涂料体系中应用

 

(1)粉末涂料概述

 

粉末涂料大部分是由树脂、固化剂、颜填料等部分组成,根据树脂交联的方式不同,可分为热固性和热塑性两种涂料。当前,粉末涂料已从热塑性粉末涂料转移到涂层性能更优的热固性粉末涂料。

 

在功能方面由最初的防腐蚀保护作用向装饰、保护和功能化并重的方向发展,越来越多的功能性粉末涂料品种也受到关注。比如,抗菌涂料、疏水涂料、耐高温涂料、耐候性涂料、重防腐涂料等。粉末涂料在各工业领域和人们的日常生活中正发挥着越来越大的作用。

 

(2)粉末涂料应用碳酸钙

 

除了透明粉末涂料之外,一般的粉末涂料都需要添加填料,填料是粉末涂料配方中重要的组成部分。在粉末涂料中,填料的作用是提高涂膜的硬度、刚性、耐划伤性等物理性能,同时改进粉末涂料的松散性和提高玻璃化温度等性能。另外,在满足涂膜各种性能的情况下,还可以降低涂料成本。

 

对不同种类填料应用于粉末涂料中的性能研究时发现,CaCO3可以作高光产品的填料,而且它的光泽度不输于其他填料。另有研究指出,CaCO3填料用表面活性剂、偶联剂等处理后,可改进填料在粉末涂料中的分散性,提高添加量,同时改进粉末涂料涂膜外观。

 

用于粉末涂料中CaCO3的重要参数

 

 

伍林伟等研究了不同改性剂的同类重质碳酸钙产品在环氧聚酯粉末涂料中对产品的加工性能、光泽度、硬度、附着力、冲击强度等性能的影响。结果显示,采用硬脂酸和偶联剂改性的重质碳酸钙,其加工性、漆膜光泽度与普通碳酸钙相比均有明显提升,采用偶联剂改性的碳酸钙对漆膜的冲击强度和附着力均有提升。

 

2025年4月10-11日,由中国粉体网主办的第四届全国碳酸钙产业高值化发展交流大会将在安徽·池州举行,届时迷涂新材料技术(上海)有限公司总经理周建龙将在大会上作《碳酸钙在涂料中的应用与发展》主题报告,阐述碳酸钙在涂料中的配方设计原理,介绍碳酸钙在涂料中生产工艺。分别降解了碳酸钙在建筑涂料、粉末涂料、木器涂料、汽车涂料中的应用研究成果。

 

专家介绍


 

机械科学研究院武汉材料保护研究生材料学(腐蚀与防护)专业硕士,北京科技大学材料学(腐蚀与防护)专业博士。上海工程技术大学化学化工学院客座教授,硕士研究生导师,上海工程技术大学化学化工学院智能涂层材料联合研究所副所长,某项目研究员。

 

现为迷涂新材料技术(上海)有限公司总经理,兼任部分公司的高级技术/营销顾问。为中国腐蚀与防护学会石油化工腐蚀与安全专业委员会委员、中国涂料工业协会专家委员、成都表面工程行业协会第七届专家委员会专家组长、中国中小企业协会涂料涂装分会专家委员、《中国涂料》编委,发表文章50余篇,参与10多项涂料标准的制定工作,专利6件。

 

参考来源:

伍林伟,改性碳酸钙在环氧/聚酯粉末涂料中的应用研究

玉渊,填料的物化性能对涂料的影响

李翠红,粉末涂料研究进展

刘亚雄,纳米碳酸钙粒径及表面改性对其性能影响研究

谢俊青,等:超细粉末涂料流动性机理及提升研究

洪啸吟,规范使用涂料术语

 

(中国粉体网编辑整理/昧光)

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作者:昧光

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