濕法絹云母在涂料中的功能機(jī)理及應(yīng)用

1 絹云母的礦物特性

　　絹云母屬云母類(lèi)礦物，是一種片狀細(xì)粒白云母。結(jié)構(gòu)呈二八面體，即由兩層硅氧四面體和一層鋁氧八面體構(gòu)成，四面體的頂氧 ( 活性氧 ) 與附加陰離子 (OH- ) 位于兩層六面網(wǎng)的中央，構(gòu)成活性結(jié)晶水基團(tuán)。可劈成極薄的片狀，徑厚比大、富彈性、耐高溫 (600 ℃ 以上 ) 、耐化學(xué)品腐蝕性強(qiáng)，對(duì)紫外線具有極佳的屏蔽作用，外表呈絲絹光澤，手感細(xì)膩潤(rùn) 滑。

　　另外絹云母的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造與高嶺土相 近，又具有粘土礦物的某些特性，即在水介質(zhì)及有機(jī)溶劑中分散懸浮性好，色白粒細(xì)，有粘性等。因此，絹云母兼具云母類(lèi)礦物和粘土類(lèi)礦物的多種特點(diǎn)。應(yīng)用于涂料中，可大大提高涂膜的耐候性，抗透水性，增強(qiáng)涂膜與基材的附著力和涂膜強(qiáng)度，改善涂膜的表觀。同時(shí)染料粒子易進(jìn)入絹云母的晶格層間，從而保持顏色長(zhǎng)久不褪。絹云母還具有抗藻防霉的功能，國(guó)外常用于船舶和海洋涂料。因此，絹云母粉對(duì)涂料而言是一種性?xún)r(jià)比極優(yōu)的多功能填料。

   濕法絹云母是利用安徽滁州當(dāng)?shù)氐膬?yōu)質(zhì)絹云母 礦產(chǎn)資源，選擇高品位、高白度的優(yōu)質(zhì)原料，通過(guò)濕法分級(jí)提純等工藝而制得，絹云母的細(xì)鱗片狀晶體 結(jié)構(gòu)和絲絹光澤在加工過(guò)程中沒(méi)有絲毫的損傷；同時(shí)具有較佳的松散密度和高徑厚比的顯著特點(diǎn)，因 此濕法絹云母粉與傳統(tǒng)干法生產(chǎn)的絹云母粉相比有 著本質(zhì)的區(qū)別和不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，見(jiàn)表 1 。

　　2 濕法絹云母在涂料中的功能作用及機(jī)理分析

　　在涂料中添加濕法超細(xì)絹云母粉，其功能作用 主要表現(xiàn)為：

　　( 一 ) 提高涂膜的耐候性

　　取用摻與不摻絹云母粉的同一顏基比同一配方的建筑涂料，進(jìn)行人工耐老化試驗(yàn)

　　檢測(cè)結(jié)果表明，在建筑涂料中添加絹云母，涂料 的耐候性指標(biāo)大幅度提高。其機(jī)理是絹云母具有極強(qiáng)的消光屏蔽功能，可以反射近 9o ％的紫外線，而絹云母對(duì)紫外線的屏蔽作用主要與兩個(gè)因素有關(guān)：

　　(1) 晶體的偏光效應(yīng)

　　美國(guó)的 H ． S ．卡茨等人認(rèn)為：無(wú)機(jī)填料的消光 性能決定于礦物晶體的取向不同，取決于其吸收或 反射紫外線的能力。絹云母礦物結(jié)構(gòu)屬單斜晶體系，有 3 個(gè)結(jié)晶軸 A 、 B 、 C( 見(jiàn)圖 1) ， A 軸與 C 軸之間的夾角為 93 ° ， B 軸垂直于 A 軸和 C 軸。絹云母有 3 個(gè)主折射率： Ng=1 . 588 ～ 1 . 615 ， Nm=1 . 582 ～ 1 ． 611 ， Np=1 ． 562 ～ 1 ． 572 ，光性方位： Ng 平行于 B 軸， Nm 與 A 軸之間有 3 ° 夾角， Np 平行于 C 軸。光率體圖 ( 圖 1 中心 ) ：由Ng—Np( 直立面 ) ， Nm — Ng( 水 平面 ) ， Nm — Np( 縱切面 )3 個(gè)橢圓切面組成， Ng — Np 橢圓切面有 2 個(gè)光軸，稱(chēng)為光軸面 (Ng — Np) ，以 Np(C 軸 ) 為平分線，夾角 2V ： 15 ° ～ 30 ° ，白云母的光軸為 30 ° ～ 50~ ° 無(wú)機(jī)礦物的消光作用程度與光軸角有關(guān)，光軸角越大灰暗度越淺，干涉色越高；光軸角越 小，灰暗度越高，消光作用越好。所以絹云母礦物屏 蔽紫外線、微波的作用要好于白云母，比其它無(wú)機(jī)填料更優(yōu)越。

　　另外遮光效應(yīng)與礦物的排列有序度有關(guān)，顆粒狀、纖維狀礦物在涂膜中排列無(wú)序，取向隨意。而片狀絹云母在涂膜中具有高度的定向性，一般為 平行排列，上下重疊，當(dāng)上下兩薄片的光軸面 (Ng — Np) 相互垂直時(shí)將會(huì)產(chǎn)生全消光，斜交時(shí)產(chǎn)生干涉色。

   (2) 層間水分子的干涉效應(yīng)

　　絹云母晶體中含有結(jié)晶水，比白云母高 2 ％ ，結(jié)晶水的折光率為 1 ． 33 而鋁硅酸鹽的折光率為 1 ． 522 ～ 1 ． 615 ，兩者相差較大，折光效應(yīng)較強(qiáng)，絹云母結(jié)構(gòu)中層與層之間間距約為 100 nm ，與紫外線和微波的波長(zhǎng)相近。當(dāng)自然光穿過(guò)絹云母晶體時(shí)，因 晶體偏光振動(dòng)，將光分解成光速不等的 Ng 、 Np 兩偏光，再穿層時(shí)再分解，導(dǎo)致№ 、 Np 相重合在一個(gè)偏 振面上，偏振光能量逐次衰減至 0 時(shí)，則完全屏蔽，出現(xiàn)消光。

　　( 二 ) 提高涂膜的機(jī)械性能和抗透水性

　　在涂料中添加濕法超細(xì)絹云母粉，涂膜的表觀光澤和機(jī)械性能均有所提高，尤其是抗透水性同比 提高 3 倍以上。其機(jī)理主要是絹云母具有高縱橫比的晶體片狀結(jié)構(gòu)，而且無(wú)論超細(xì)至何種程度均為片 狀結(jié)構(gòu)。無(wú)機(jī)礦物在涂料中對(duì)涂膜強(qiáng)度，遮蓋力的作用與礦物的物理形狀有關(guān)，一般按下列順序遞減： 片狀 > 纖維狀 > 柱狀 > 粒狀，另外絹云母具有活性羥基基團(tuán)，容易與乳膠液、溶劑中分子鏈相結(jié)合、纏 連，在涂膜中平行排列，上下重疊，使涂膜內(nèi)部形成 一 種致密的層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而大大提高了涂膜的抗?jié)B透性和涂膜強(qiáng)度。

　　3 濕法絹云母在涂料中的應(yīng)用

　　3 ． 1 抗屏蔽性能應(yīng)用
 
　　在大量使用的鋁粉漆中，如油罐表面漆，一般單 獨(dú)使用浮型鋁粉漆用于防護(hù)及抗屏蔽，使用期限在 1 年左右，漆膜即失光老化并開(kāi)始龜裂，加入 5 ％ ～8 ％的絹云母后，漆膜可保持 3 年基本無(wú)變化 ( 顏色 略發(fā)暗 ) ，具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表 3 。