高白蒙脱石膨润土在涂料领域的应用

大师 · 发表于 2007-7-6 15:25:41

蒙脱石（膨润土）是典型的2:1型含结晶水的层状硅酸盐矿物，由二层共顶联接的硅氧四面体片夹一层共棱联接的铝（镁）氧（氢氧）八面体片，这一特殊的微细晶体结构决定蒙脱石（膨润土）具有高分散性、悬浮性、膨润性、粘结性、吸附性、阳离子交换性等许多优良特性，被誉为"千种用途矿物"。但蒙脱石（膨润土）颜色一般因含铁量变化呈浅灰、浅绿、粉红、褐红、砖红、灰黑色等，浅色或白色的蒙脱石（膨润土）很少。因此，白膨润土的用途更加广泛。最近，浙江三鼎科技有限公司选用国内优质膨润土为原料采用特殊提纯和特殊的插层改性处理工艺生产出SD系列插层型高白蒙脱石（膨润土），白度（ R457）大于90，填补了国内空白，必将带动高白蒙脱石（膨润土）的应用。

关于什么是高白蒙脱石（膨润土），至今没有统一的标准，但可以肯定地说高白蒙脱石（膨润土）不是有的资料说的那样也是"活性白土"、"漂白土"。高白蒙脱石（膨润土）首先应是蒙脱石（膨润土），具有良好的阳离子交换能力、塑凝性、膨胀性，再者是白度，由于目前白度测量标准不一，白度大小也不一致，但白度（ R457）的要求最少应在80以上。

高白蒙脱石（膨润土）受益于其高白度以及较高水平的化学纯度，在医药、日化用品、陶瓷、造纸、涂料、制酒、食品等许多方面深受欢迎。

高白蒙脱石（膨润土）在涂料中的应用

高白蒙脱石（膨润土）用于涂料的产品一般是无机凝胶、锂基膨润土、白膨润土。

1 蒙脱石无机凝胶在涂料中的应用

蒙脱石无机凝胶是天然硅铝镁酸盐增稠流变剂，是最有商业用途的无机高分子类增稠剂，白色，无毒，无刺激性，在水体系中具极大的成胶性能，稠度一般随着浓度的增加而迅速增大随后趋于平缓，流变形态为触变性。除具增稠性能外，在体系中还有稳定乳液、悬浮作用。其优点有：胶体性能好，分散于水体系中能水化膨胀形成"半透明-透明"的触变性凝胶(不受温度限制)；与酸、碱，盐的相容性好：水化后的凝胶中添加少量酸、碱、盐不会变稀或絮凝，胶体稳定性好，可在PH5-12范围内添加复配；高悬浮性：能使密度较高的矿物质、盐和有机物悬浮在水中；具有阳离子交换性能和吸附性能，能与脂肪胺和季胺盐等反应达到有机化，使胶体体系具备各所需要的各种物理性能，能吸附香精、色素、颜料或酶制剂；对水包油及油包水体系有较好的稳定性能，同时具有优良的展布性和成膜性；与有机阴离子胶体有较好的相容和复配性，能起很大增稠作用；与醇类及高极性溶剂（甘油、山梨醇等）的相容性好；触变性好，高剪切低黏度，低剪切黏度高。

蒙脱石无机凝胶在涂料中应用具有明显的增稠、悬浮防沉作用和改善涂料的流平性。蒙脱石无机凝胶可以预制凝胶，也可干粉直接加入；可以单独使用，也可和CMC、PVA、HEC等配合使用。

一般蒙脱石无机凝胶在乳胶漆、沙浆漆、真石漆、复色花纹、颜料浆、水性油墨等涂料配方中的加量为0.2%~1.5%。

目前，国内在涂料使用的蒙脱石无机凝胶多为国外的Laponite、Magnabrite和Veegum系列产品。

2 锂基膨润土在高温涂料中的应用

锂基膨润土是根据天然锂蒙脱石的结构性质改性合成的产品，其为层状含锂铝硅酸盐的白色固体粉状，既具有钠基膨润土浸水水化膨胀性能，又具有有机膨润土特性，在水和极性有机溶剂如乙醇、丙酮等中均能溶解成胶体或充分溶胀使涂料的粘度增强，或者形成立体网状结构，以支撑和阻止基料的下沉，从而提高涂料的悬浮稳定性能。同时该结构可因遇到外界较高剪切力而受到破坏，失去或减小剪切力则恢复，使涂料具有极好的触变性。适用于水基涂料、耐火基料涂料作增稠剂、悬浮稳定剂。其特点：①使用范围广，可适用水基、醇基以及其它极性溶剂制作的涂料中，具有一定的湿态、干态粘结性；②涂料发气量低，触变性及涂挂性能好，涂料粘度稳定，不易沉淀，储存期长；③ 添加量少（根据涂料比重，一般用量1-2%，做醇基快干涂料时，其加量为耐火材料的2-4%）。

涂料实用例：

（1）特种铸造用膨润土涂料

涂料基本组成(重量份): 耐火基材(镁橄榄石或铝矾土粉)100; 多元助熔剂(视耐火基材原有烧结点调节)0.5--2; 锂基膨润土2-3; 活化剂(水和少量甲醇, 使锂基膨润土溶胀于乙醇中)适量; 溶剂(乙醇或异丙醇)适量; 醇溶性树脂(粘结剂)2-3。

主要技术指标: 粘度10秒左右(6#粘度杯); 密度1.67--1.68g/平方厘米; 悬浮性98以上(24小时); 发气性20ml/g800℃; 抗急热开裂性好(400℃电热炉保温2分钟)。

（2）建筑装饰高温涂料

配方：铝矾土 57.05（%）；锂基膨润土 3.35（%）；粘结剂 6.04（%）；助剂适量；水33.56（%）。

将预先制好的锂基膨润土加入一定量的水制成凝膏，放置24小时后，再加入一定量的水和粘结剂，球磨20分钟后再加入耐火骨料和助剂，继续球磨30分钟即得高温涂料。

3 白膨润土在涂料中的应用

白膨润土在涂料中可作粘度调节剂和白色矿物填料，可部分或全部代替钛白粉。其原理是：膨润土在水中能释放出带电微粒, 这种微粒间的电斥性使之在涂料中具有颜料和填料分散剂的作用, 可改善水性涂料的悬浮性, 增强稳定性;膨润土在水中能吸附本身几倍重的水, 体积膨胀至干体积的十几倍, 并形成凝胶状物质, 故具有增稠剂的作用。膨润土与涂料中成膜物结合后, 能增强涂膜的耐水性, 提高涂膜强度和耐紫外线照射的能力, 延长了涂膜的使用寿命;由于膨润土带负电荷性可吸附带正电荷的填料, 改变了一般涂料的物理吸附方式, 从而增强了涂料的耐擦洗性。由于一些高档涂料对颜色的要求，用于涂料的膨润土应采用白膨润土。关于什么是白膨润土，至今没有统一的标准，由于用途不一其白度的标准也不一致，但可以肯定地说白度的要求应在80以上。白膨润土受益于其高白度，可用作多功能白色矿物填料，赋予涂料许多新的功能。膨润土是具有纳米结构的非矿粉体，因其量子尺寸效应和表面效应，对太阳光中的紫外线产生强吸收和反射，有抗老化助剂的作用，从而提高了涂料的耐老化性能，可制备高耐候性外墙涂料。膨润土还可吸附无机抗菌剂并缓释抗菌组分制备成抗菌涂料，因缓释出的无机抗菌剂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。

下面介绍一个膨润土耐擦洗内墙复合涂料的制备，其配方为：白膨润土5-8；硅酸钠0.4-1.2；聚乙烯醇(1799 )1.5-4；尿素1-3；其它适量。其工艺为：膨润土, 细度为320 目, 加定量的碳酸钠水溶液浸泡, 然后搅拌成糊状, 经胶体磨研磨后备用。称取定量的聚乙烯醇和成膜助剂, 放入夹套反应釜中, 加入适量水, 浸泡3 ～ 5h , 加热至95 ℃ 左右, 开动搅拌器, 待完全溶解后, 加入适量成膜改性剂、降温至80 ℃ 左右, 用盐酸调p H 至3 ～4 , 缓慢加甲醛水溶液, 边加边搅, 反应约2h , 加硅酸钠和尿素水溶液, 同时加适量增塑剂和消泡剂, 搅拌0 . 5 ～ 1h , 得浅黄色透明胶状液。将膨润土凝胶与此胶液混合、拌匀, 即得复合基料。在复合基料中加入适量群青、荧光增白剂、滑石粉、轻钙、重钙、立德粉或钛白粉等, 搅拌均匀后, 经研磨即得产品。各物料用量不同, 所得产品的状态和性能也略有差异, 根据需要可制成浆状或糊状产品。该涂料中, 因成膜剂与膨润土（辅助成膜剂）凝胶之间协同作用, 构成复杂的大分子体系, 弥补了单一成膜剂的不足, 故提高了涂料装饰和耐擦洗性能，具有极佳的装饰性和实用性, 故可广泛用于民用建筑内墙的装饰。