顾文宇
明光市飞洲新材料有限公司
本文探索了飞洲牌凹凸棒晶须作为增稠剂的使用条件，对凹凸棒晶须系列产品在水性涂料中的使用效果进行了综合评价。
摘要：凹凸棒晶须作为涂料增稠剂时，可以有效提高涂料的粘度，能为涂料提供良好的触变性增稠，防止漆膜流挂现象和施工时涂料飞溅。在水性涂料中使用可以防止颜填料沉降，改善涂料分水、浮色，改善储存稳定性，提高开罐效果；容易配合其他体系，易分散，提高遮盖力；同时不影响涂料的耐水性、耐碱性、耐洗刷性、色彩和光泽；与纤维素增稠剂相比，由于其是无机粘土，对微生物、盐、轻度酸碱呈惰性，是一种理想的水性涂料增稠剂。
关键词：水性涂料 防沉 增稠 触变
一、前言：
凹凸棒土的发展历史
凹凸棒土是一种以凹凸棒石为主要成分的天然非金属粘土矿物，在矿物学上属于海泡石族。凹凸棒石为一种层链状结构水合镁铝硅酸盐矿物，具有易分散、耐高温、抗盐碱等优良的胶体性质和良好的吸附脱色能力，其应用领域相当广泛，被誉为“万用之土”。凹凸棒土于1862年首次被俄国学者发现，我国则在1976年首次于江苏、安徽发现凹凸棒石粘土矿。凹凸棒石矿点遍及世界各地，但有工业意义的矿床仅分布在美国、中国、西班牙、印度等少数国家。我国江苏、山东、安徽等地探明很多凹凸棒土矿点，其中江苏盱眙、安徽明光的产量居全国之首，其远景储量达5亿吨，占全球总储量的一半。
凹凸棒土的理想化学式为Mg5Si8O20(OH2)(OH2)4·4H2O，通常为土状集合体，是一种层链状过渡结构的以含水富镁硅酸盐为主的粘土矿，产生于风化壳和沉积岩中，颜色为微黄、白色、灰白色、青灰或浅绿，弱丝绢或油脂光泽，有油脂滑感。土质细腻，性脆（莫氏硬度2-3），比重轻，吸水性强，可达到150%以上，潮湿时具有粘性和可塑性，pH值约为8.5。其晶体呈纤维状、棒状，宽0.05-0.15μm，长0.5-5μm，层内贯穿孔道，表面凹凸且布满沟槽，比表面积较大，具有较强的吸附作用，大部分的阳离子、水分子和一定大小的有机分子均可直接被吸附进孔道中，此外它的电化学性能稳定，不易被电解质所絮凝[1-4] 。
由于凹凸棒土有独特的化学成分、晶体结构和物理化学性能，因而具有独特的胶体性能和吸附性能。凹凸棒土胶体具有以下特点（主要表现在其独特的流变性能）：悬浮性、触变性、流动性、流变性、抗盐性、粘结性、热稳定性、分散性；凹凸棒土吸附性能具有以下特点：强吸附性(不仅能吸附Cu 、Pb 等阳离子或大分子、极性有机分子，还可吸附润滑油脂、醇、醛、芳香烃链等大分子或微菌、霉块等)、选择吸附性、吸色性、吸水性、除臭、去味性、催化性、离子交换性、营养性。它也与蒙脱土一样可称为天然纳米材料，与其他粘土矿物既有相同处，也有不同点。所以，凹凸棒土在农业、石油、化工、建材、造纸、医药、环保、机械、冶金、陶瓷、轻工、化妆、纺织印染、食品、能源、飞机和军工等行业广泛应用，展示广阔前景。
二、水性涂料中的应用
1、凹凸棒晶须产品性能
飞洲牌凹凸棒晶须是明光市飞洲新材料有限公司研发团队与上海复旦大学国家先进性涂料研究中心联合开发的新产品，具有独特的流变性能，系列产品有：FZ20、FZ30、 FZ40、FZ80
产品型号 | FZ-20 | FZ-30 | FZ-40 | FZ-80 |
粘度：cps | ≧1600 | ≧2500 | ≧2800 | ≧2600 |
堆积密度：g/ml | ≦0.62 | ≦0.44 | ≦0.39 | ≦0.28 |
细度：目 | 325 | 400 | 600 | |
平均粒径：微米 | 10 | |||
筛余：% | ≦5 | ≦1 | ≦1 | ≦5 |
水份：% | ≦18 | ≦13 | ≦12 | ≦15 |
PH值 | 8.0-9.5 | 8.0-9.5 | 8.0-9.5 | 8.0-9.5 |
2、凹凸晶须用于水性涂料的原理
凹凸棒石粘土作为涂料的填充剂、流平剂、增稠剂和稳定剂，其性能好，成本低，可代替传统的轻钙。凹凸棒石涂料的涂膜在电镜里观察，其晶体呈网状排列，均匀地分布在有机粘结剂中，所以涂膜耐洗擦。尤其是凹土在外力搅拌下分散性好，形成稳定的不被电解质破坏的悬浮液，使涂料不沉淀、不分层，与传统的106涂料相比较，具有多种优越性：涂刷性能好，不流挂，节约钛白粉的用量，还可作油漆的填料，墙板材料的填料，生产天花板墙壁板，其特点是：对水份接受、排放性能强，不膨胀不变形，粘结性能好，质轻韧性大，具有隔热保暖、吸声的作用，可防虫蛀，抗垂度强，能适应空气温度的变化，且不变形。当接触到水的时候，针状体结构很容易变潮湿并分散。这些针状体的相互交错成网状结构，导致凹凸棒晶须可以变成胶体。飞洲牌凹凸棒晶须的胶体粘性是具有触变作用的。在高剪切力的作用下，胶体系统里的针状体彼此分离、平行，以至胶体变得稀薄；当剪切力停止，这些针状体相互交叉在一起，就变成牢固的胶体网状。这种（剪切力存在变稀，外力停止变稠的）相互转换是可以无限循环的。飞洲牌凹凸棒晶须形成的胶体网状结构可有效防止分水现象。
3、凹凸棒晶须产品特点及优势
1、 增稠性好。漆膜丰满，开罐效果极佳；
2、 悬浮性好。有效防止油漆、涂料沉淀、分层；
3、 摇融性好。容易涂刷，在剪切力的作用下变稀，静止后又变稠；
4、 触变性好。直接添加，有良好的相容性，无须改变工艺和配方；
5、 流平性好。防缩孔和鱼眼，不易流挂；
6、 耐侯性好。具有较强的耐酸碱性、耐腐蚀性和防霉性；
7、 绝热性好。耐高温，绝热，绝缘；
8、 环保性好。化学惰性，无污染，抑制微生物生长，吸收有毒挥发成分，绿色环保[1]
凹凸棒晶须能提供触变性的增稠并调节涂料的流变性；防止漆膜流挂现象，可建立厚层涂料；改善分水、沉淀现象；化学隋性，不受酸、碱离子影响，没有膨胀系数
4、飞洲牌凹凸棒晶须在水性涂料中使用
为了使凹凸棒晶须完全融入到水性体系，必须确保其正确地分散方法如下：
1、预凝胶--按4：1的水土比，将凹土在水中浸泡24小时后高速搅拌30分钟，形成凝胶；所制凝胶在其他粉体加入搅拌2分钟后加入。过早加入高粘剂凹土会吸附分散剂从而影响凹土胶体网状的形成，降低增稠性和悬浮性。
2、剪切力凝胶化---凹凸棒晶须在高剪切力（转数大于1500转/分钟）的作用下搅拌30分钟即可，添加时在其他粉体加入搅拌2分钟后加入高粘剂凹土。
3.凹凸棒晶须在各种体系中的用量原则上从0.3%到2.5%不等。例如，用在易涂刷涂料中，建议使用量为0.3-1.5%，而在粘性涂料中使用量则高达2.5%
建议乳胶漆加入比例0.5－0.8%，质感涂料0.5－2%。
三、结论：
飞洲牌凹凸棒晶须是经过提纯超细及特殊表面处理的凹凸棒粘土，其具有良好的胶体性能与悬浮性能，它具有粘度高、膨胀系数小、悬浮力强及良好的化学稳定性和触变性。在分散时，溶液中晶体受重力影响比受电性影响大，其针状晶体束拆散而形成杂乱的网络，网络束缚液体使体系粘度增加，形成稳定的高粘度悬浮液。在悬浮液中，凹凸棒晶须微粒形成链状结构，当这种结构被破坏，然后恢复需要一定时间，以便使颗粒重新进行组合排列，因此它具有良好的悬浮性和触变性。另外，凹凸棒晶须的分散溶液在任何浓度下都具有触变性。因些在涂料涂刷过程中，涂料有适宜的粘度和流变性，能保证在涂刷过程中涂料在接触面的流平，涂料的迁移，它能使所有涂料基液与附加溶液中呈悬浮状态，形成均匀的悬浮液，阻缓基料液的沉淀，使涂料的流动性易于控制，使涂料涂刷均匀，且不易垂直流失。
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