濕法絹云母在涂料中的功能機理及應用

1 絹云母的礦物特性

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

　　另外絹云母的化學組成、結構、構造與高嶺土相 近，又具有粘土礦物的某些特性，即在水介質及有機溶劑中分散懸浮性好，色白粒細，有粘性等。因此，絹云母兼具云母類礦物和粘土類礦物的多種特點。應用于涂料中，可大大提高涂膜的耐候性，抗透水性，增強涂膜與基材的附著力和涂膜強度，改善涂膜的表觀。同時染料粒子易進入絹云母的晶格層間，從而保持顏色長久不褪。絹云母還具有抗藻防霉的功能，國外常用于船舶和海洋涂料。因此，絹云母粉對涂料而言是一種性價比極優的多功能填料。

   濕法絹云母是利用安徽滁州當地的優質絹云母 礦產資源，選擇高品位、高白度的優質原料，通過濕法分級提純等工藝而制得，絹云母的細鱗片狀晶體 結構和絲絹光澤在加工過程中沒有絲毫的損傷；同時具有較佳的松散密度和高徑厚比的顯著特點，因 此濕法絹云母粉與傳統干法生產的絹云母粉相比有 著本質的區別和不可比擬的優點，見表 1 。

　　2 濕法絹云母在涂料中的功能作用及機理分析

　　在涂料中添加濕法超細絹云母粉，其功能作用 主要表現為：

　　( 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，進行人工耐老化試驗

　　檢測結果表明，在建筑涂料中添加絹云母，涂料 的耐候性指標大幅度提高。其機理是絹云母具有極強的消光屏蔽功能，可以反射近 9o ％的紫外線，而絹云母對紫外線的屏蔽作用主要與兩個因素有關：

　　(1) 晶體的偏光效應

　　美國的 H ． S ．卡茨等人認為：無機填料的消光 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。絹云母礦物結構屬單斜晶體系，有 3 個結晶軸 A 、 B 、 C( 見圖 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 個橢圓切面組成， Ng — Np 橢圓切面有 2 個光軸，稱為光軸面 (Ng — Np) ，以 Np(C 軸 ) 為平分線，夾角 2V ： 15 ° ～ 30 ° ，白云母的光軸為 30 ° ～ 50~ ° 無機礦物的消光作用程度與光軸角有關，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，比其它無機填料更優越。

　　另外遮光效應與礦物的排列有序度有關，顆粒狀、纖維狀礦物在涂膜中排列無序，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，當上下兩薄片的光軸面 (Ng — Np) 相互垂直時將會產生全消光，斜交時產生干涉色。

   (2) 層間水分子的干涉效應

　　絹云母晶體中含有結晶水，比白云母高 2 ％ ，結晶水的折光率為 1 ． 33 而鋁硅酸鹽的折光率為 1 ． 522 ～ 1 ． 615 ，兩者相差較大，折光效應較強，絹云母結構中層與層之間間距約為 100 nm ，與紫外線和微波的波長相近。當自然光穿過絹云母晶體時，因 晶體偏光振動，將光分解成光速不等的 Ng 、 Np 兩偏光，再穿層時再分解，導致№ 、 Np 相重合在一個偏 振面上，偏振光能量逐次衰減至 0 時，則完全屏蔽，出現消光。

　　( 二 ) 提高涂膜的機械性能和抗透水性

　　在涂料中添加濕法超細絹云母粉，涂膜的表觀光澤和機械性能均有所提高，尤其是抗透水性同比 提高 3 倍以上。其機理主要是絹云母具有高縱橫比的晶體片狀結構，而且無論超細至何種程度均為片 狀結構。無機礦物在涂料中對涂膜強度，遮蓋力的作用與礦物的物理形狀有關，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，容易與乳膠液、溶劑中分子鏈相結合、纏 連，在涂膜中平行排列，上下重疊，使涂膜內部形成 一 種致密的層網狀結構，從而大大提高了涂膜的抗滲透性和涂膜強度。

　　3 濕法絹云母在涂料中的應用

　　3 ． 1 抗屏蔽性能應用
 
　　在大量使用的鋁粉漆中，如油罐表面漆，一般單 獨使用浮型鋁粉漆用于防護及抗屏蔽，使用期限在 1 年左右，漆膜即失光老化并開始龜裂，加入 5 ％ ～8 ％的絹云母后，漆膜可保持 3 年基本無變化 ( 顏色 略發暗 ) ，具體檢測結果見表 3 。