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0 前言
硅灰石粉的主要成分为CaSiO3，其理论组成为：C aO占48.3%，SiO2占 51.7%。具有特殊的针状结构,有助于提高耐擦洗性及改善施工性[1]。同时其具有高的白度和折射率、高介电性、高电阻、无 磁性、强耐热、耐腐蚀、耐碱性、低温化学惰性及低吸油性，因此备受关注[2]。近几十年来硅灰石的消费量每年以10%的速度在递增，它除主要用于陶瓷业外还用于涂料和造纸业[3]。
美国用于涂料业的硅灰石要占总消费量的30%，它特别适用于生产白色和浅色涂料。部分颜料经紫外辐照后都会严重变色，而硅灰石却有良好的稳定性。国内有报道用硅灰石代替乳胶漆中的钛白粉（5%），水性涂料中则可代替30%～40%钛白粉[4]，而高白涂料级别的硅灰石甚至可以替代30%～40%的钛白粉[5]而不影响其遮盖力。中国硅灰石资源丰富，已探明资源储量约2亿t，保有资源储量1.3亿t，远景资源量达3.2亿t以上，居世界之首，有着巨大的资源优势[6]。
1 试验部分
1.1 原材料
硅灰石：NYCO公司生产的NYAD®125 0；AMP-95：陶氏化学。
1.2 测试方法
干遮盖：在BYK chart PA-2811纸刮涂100 μm的涂膜，待实干后测试在黑白底上的反射率之比；
湿遮盖：能够将Sheen黑白遮盖仪的黑白分界线完全遮盖时涂膜的最小施工厚度。厚度越小，其湿遮盖力越好；
耐洗刷性：使用特殊洗刷介质刷穿在黑胶片上的150 μm的涂膜（已保养7 d）所需的次数；
对比率：参照GB/T 9756-2009中5.10对比率测试；
L*a*b*：在BYK chart PA-2811纸刮涂100 μm的涂膜，待实干后使用便携式分光光度计测试。
2 结果与讨论
2.1 硅灰石对遮盖力的影响
使用NYAD1250分别替代20%、30%、40%的钛白粉，从而测试不同替代量对涂料遮盖力的影响，其配方如表2所示，测试结果见表3。
从表3测试结果来看，使用硅灰石后的黏度都低了3～4 KU，同时pH值不断上升，通过两种不同方法测试的干遮盖度和湿遮盖度来看，20%、30%替代量下的内墙涂料都没有出现较大的降低，而40%替代量在干遮盖和湿遮盖上都降低了3%～4%；L*a*b*值在3个替代量上都没有出现大的波动；在耐洗刷性上，20%与30%替代量的涂膜都没有出现变化，反而在40%替代量的涂膜上表现出极佳的耐洗刷性能。硅灰石针状或纤维状结构可以提高高PVC内墙乳胶漆的孔隙率，同时其95%的白度，都有助于提高遮盖力，因此即使替代配方中20%～30%的钛白粉也不至于影响干湿遮盖度，硅灰石低的吸油量也同时可以降低涂料的黏度，并且加入硅灰石后并不影响涂膜的耐洗刷性，然而当替代量达到40%时，涂膜的遮盖力下降较严重，但耐洗刷性能有了明显的提高，说明硅灰石的耐磨性能优于同量的钛白粉。从试验设计的结果来看，硅灰石实际上是完全可以取代20%～30%的配方中的钛白粉，而不影响干湿遮盖度，同时在一定程度上还可以提高内墙涂料的耐洗刷性能。
2.2 硅灰石对乳胶漆pH值影响
在不改变涂料PVC与pH值的前提下，在配方中加入不同质量的硅灰石NYAD1250，测定AMP95减少的添加量，从而确定硅灰石对涂料pH值的影响，测试配方见表4，测试结果见表5。
在配方中加入硅灰石替代部分的AMP95，可以很好地保持配方的pH值。同时值得注意一点，在50 ℃加速贮存7 d后，加入硅灰石的内墙涂料都出现了pH值的上升，上升范围在0.12～0.19，而单独加入AMP95的内墙涂料都出现pH值的下降。然而，在50℃加速贮存30 d后，两者的pH值都降低到了同一个水平线，基本上已经处于pH值稳定的阶段。再者，通过对硅灰石加入量对AMP95减少使用量作图后(见图1)，发现两者关系是一个较为理想的线性关系，并且模拟的线性关系方程式y=-0.205 71+0.018 57x，置信区间达到98.58%，处于一个完全可以成立的区间范围内。
现通过本试验设计已经充分证明在不改变乳胶漆的PVC条件下，硅灰石能够替代部分pH值调节剂而完全不影响乳胶漆的pH值，因为硅灰石可以在乳胶漆中水解形成碱性的Ca(OH)2，这对于致力于降低乳胶漆的VOC具有比较明显的意义。更加重要的是，在加速贮存7 d后，加入硅灰石的乳胶漆pH值呈上升的趋势，这对于乳胶漆的初期保存有着重要的意义，它可以使乳胶漆一直保持在最佳的流动状态，这主要是由于在加速贮存过程中，温度加速了硅灰石的水解速度，所以pH值呈上升趋势。而在30 d的加速贮存后，pH值下降到与单独添加AMP95的同一水平，说明硅灰石的水解已经达到一个稳定的状态，并且pH值的回落也呈现正常的下降水平，并不会出现pH值的急剧下降。而硅灰石的加入量与AMP95减少使用量的线性关系更加充分解释了水解现象的存在，并且在一定的范围内是以线性关系存在，这对于今后的工作具有实际的指导意义。
3 结语
在内墙乳胶漆体系中，硅灰石可以在不影响涂膜遮盖、耐洗刷的前提下，替代体系中20%～30%的钛白粉，并且能够提高体系的pH值。通过设计验证后，硅灰石在不改变体系PVC的条件下，硅灰石的添加量与AMP95减少使用量存在理想的线性关系，同时也能够保证pH值的贮存稳定性。
4 应用前景
随着2011年以来整个国际市场的钛白粉价格不断攀升，寻找更加便宜的遮盖填料也是各个涂料生产企业的当务之急，目前寻找价格更低的钛白粉是众多企业的第一选择，但硅灰石也是一个不可忽视的新型替代填料。它不但能够理想地替代20%～30%的钛白粉使用量，并且还能提高涂膜的耐洗刷性，同时也具有部分pH值调节功能，这对于在低VOC低气味的高性能内墙涂料的应用也有 积极的发展意义。同时， 硅灰石的针状结构具有良好的抗开裂性，具有耐候性好的特 点，因此，硅灰石作为重要的填料也将越来越多地应用在外墙涂料中。
