非金属矿功能材料在涂料中的应用与推广

大师

1、前言
       随着我国国民经济的快速发展，全国各地城镇基本建设也随之进入一全新的发展阶段，这标志着建筑业作为国民经济支柱产业和标志产业的地位日益强化。与之相联的，建筑涂料产业同样也处于高速增长的发展期，据权威部门统计，我国建筑涂料在整个涂料工业中的产值所占比例已达40％以上。回顾十年前我国的建筑涂料生产水平和研发水平还较低，产品质量差，品种单一，生产企业规模小，经过十年的快速发展，我国的涂料生产和研发水平与世界领先水平间的差距正逐步缩小。生产企业规模和数量也已达到历史最高水平，但也面临着国外名牌企业及产品的强力竞争，产品更新速度慢，研发水平不高等问题的压力。

       随着建筑涂料研发水平的不断提高，消费者对产品功能的要求更新，建筑涂料的多功能化，已成为发展趋势。如外墙涂料的耐老化抗紫外功能，自清洁功能，内墙涂料的环保功能和健康保健功能等。

      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，主要作为填料，在涂层中起到骨架结构基料的作用，对改善建筑涂料的功能性作用不大。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。

二、非金属矿功能性材料
       我国是世界上最早利用非金属矿产的国家之一。也是世界上非金属矿品种齐全，储量丰富的少数国家之一，到目前为止，我国已发现有经济价值的非金属矿产有100多种。自20世纪80年代以来，非金属工业因应用领域的不断扩大，加工技术及装备的发展已成为经济增长较快的领域。

       随着非金属矿深加工技术水平的提高，其些非金属矿产品的优异特性得到不断地开发。产品功能化已成为非金属矿加工发展的一个重要方向。目前，已于建筑涂料中应用或有应用趋势的非金属矿及其深加工产品有：膨润土，有机膨润土，凹凸棒土、云母粉、绢云母粉、纳米碳酸钙、煅烧高岭土、纳米SiO2、沸石、滑石等。

三、功能性非金属矿产品在建筑涂料中的作用

       功能性非金属矿产品因其化学组成，成矿条件，结晶结构、晶层构造的差异，其技术物理化学特性均有所不同，通过深加工处理，其局部结构，表面化学性能，表面电性能等发生改变，功能性更明显，以下就以吸附类矿物、片状矿物及纳米类三种非金属矿产品作分析探讨。

  3.1 咐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，其深加工产品为有机膨润土，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它们具有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，研究资料表明它对NH3、甲醛等挥发物的吸附去除率可达到90％以上。

  3.2 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，｛001｝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。众所周所，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。经试验研究发现，在外墙涂料中添加5～8％的超细云母粉、绢云母粉，可使外墙涂料的耐老化性能提高到750小时以上。

3.3 非金属矿纳米功能材料

        非金属矿纳米材料一般采用合化成法加工制备，或将具有纳米结构的非矿粉体化加工，如纳米CaCO3、纳米SiO2、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，例如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；作为抗老化助剂制备高耐候性外墙涂料，因其量子尺寸效应和表面效应，纳米非矿材料对太阳光中的紫外线产生强吸收和反射，当纳米颗粒与树脂进行复合形成复合体后，作用在涂料上的紫外光能量被纳米材料吸收和反射，从而提高了外墙涂料的耐老化性能。

四、结语

      建筑涂料产业发展迅速，但竞争也日益激烈。
      建筑涂料的多功能化已成为必然的发展趋势，它既代表了建筑涂料产业的研究开发水平，又反映了社会和消费者对新型建筑涂料产品的新要求。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。