涂料作為重要的材料,廣泛應用于建筑和工業領域。按照應用領域可分為建筑涂料、工業涂料、通用涂料及輔助材料。
建筑涂料:墻面涂料、防水涂料、地坪涂料、功能建筑涂料等;
工業涂料:汽車涂料、木器涂料、輕工涂料、船舶涂料、防腐涂料等;
通用及輔助材料:調和漆、清漆、磁漆、底漆、膩子、輔助材料(稀釋劑、防潮劑、催干劑、固化劑等)。
顏料填料作為涂料中使用量最大的粉體材料,對改進、提升、創新涂料(涂膜)性能扮演著重要角色。涂料用顏料有炭黑、氧化鐵、鈦白粉等,而填料又稱惰性顏料、體積顏料、增亮劑,是指那些不具有著色力與遮蓋力的白色和無色顏料。根據不同的礦物學特征及基本化學組成,填料大致可以分為碳酸鹽、硅酸鹽、二氧化硅、硫酸鋇以及氫氧化鋁等類型。
降低成本:可以通過填充增加涂膜的厚度,在涂料中起骨架作用,使得涂膜豐滿厚實,也因此能夠降低涂料生產的成本。
增量增強:填料可以調節涂料的流變性能,如增稠、防沉降等,也可以改善涂膜的機械強度,如提高耐磨性和耐久性。
改善性能:無機填料的化學組成、光、熱、電、磁等性質可賦予涂料一些功能。
填料的品種及規格眾多,使用優質穩定的產品對于保證涂料的各項性能十分重要。在填料的選擇中,除了關注其化學組成和礦物形態以外,填料的粒徑大小及分布、硬度、吸油值、長徑比等特性也是必須重點考慮的指標。
無機填料在涂料工業中的應用
基本性能:最通用的體質顏料;有化學活性,減少涂膜起泡,防霉、阻燃;既降低成本又起骨架作用,可增加涂膜厚度,提高機械強度、耐磨性、懸浮性。
高品質的天然碳酸鈣產品是以方解石為原料,白度高,可以制成涂料所需的各種目數的粉體。合成碳酸鈣又稱輕質碳酸鈣或沉淀碳酸鈣。由于顆粒較細,吸油量大大增加,且大有微堿性,合成碳酸鈣不宜與耐堿性差的顏料共用,在建筑涂料中可用作水性內墻涂料的填料,但因耐候性和保色性差而很少用于外墻涂料。
基本性能:理論組成為w(CaO)=30.4%,w(MgO)=21.7%,w(CO2)=47.9%,常含Fe、Si和Mn等雜質。具有表面吸附作用、可提供鎂鈣源、耐火度高、較大的比表面積、良好的隔熱和保溫效果等特征。
白云石粉可作為顏料填充劑用于涂料工業中,具有改善涂料耐候性、稀有性和抗擦洗性等作用。主要應用于工業保護涂料和船舶涂料中。
基本性能:化學成分為水合硅酸鋁,具有色白、成本低、良好的流動性和懸浮性、化學惰性、強覆蓋力等性質;耐光及耐酸堿鹽性突出,防沉效果好。
高嶺土可以提高鈦白粉或其他白色顏料的遮蓋力,改善涂料的流變性和光澤。在油漆中主要起到充填物和色料替代物的作用,并能減少昂股染料的需求量。高嶺土還可以提高涂膜硬度、改進涂膜質量,使涂層具有良好的防腐性、不透明性和防沉降性。可廣泛用于水性或溶劑型平光漆、半光漆、蛋殼光漆及特種涂料中。
基本性能:通常有兩種存在形態,即天然的重晶石粉以及沉淀硫酸鋇。硫酸鋇是一種惰性物質,化學穩定性高、密度加大,耐酸堿、耐光和耐熱性能好。
重晶石粉在涂料工業中主要用于底漆中,利用它的低吸油量,耗漆量少,可制成厚膜底漆。并且填充性、流平性及抗滲透性好,可以增加涂膜的硬度和耐磨性。總體來講,沉淀硫酸鋇的性能要優于天然產品,其白度高、質地細膩、抗起霜,缺點是密度大,易發生沉淀。
基本性能:化學成分為偏硅酸鈣,其長度為直徑的13~15倍,具有填充增強、化學穩定性、良好熱穩定性及尺寸穩定性、優良電性能以及白度和亮度高等特點。
硅灰石能夠增加白色涂料明亮的色調,在不使涂料白度和遮蓋力下降的條件下,可以取代白粉鈦白粉。硅灰石還可以改善涂料的流平性,也可作為涂料良好的懸浮劑。硅灰石應用于底漆中能夠提供防腐蝕性能,并能夠提高耐刮擦、抗龜裂性能。
基本性能:云母粉以多層晶狀薄片體的形式存在于自然界中,具有良好的透明性和較高的折射率,較高的絕緣強度和較大的電阻,及優良的耐電暈性能和力學性能及耐酸堿性能。
云母粉可賦予涂膜柔韌性、耐水性、耐候性、耐化學 藥品性、耐熱性及電絕緣性等。在涂料中的水平排列可阻止紫外線的輻射而保護涂膜,還可防止水分穿透。在建筑涂料中, 云母粉的引入能夠提高涂膜的抗裂性及提高耐洗刷性能。少量的云母作為鋼結構底漆特殊的組分,可以提高耐鹽霧和耐久性。
基本性能:滑石粉屬于硅酸鎂礦物,層狀基本單元結構通過極弱的范德華力互相堆疊在一起,層間容易分離,賦予其一定的柔軟度。具有良好的電絕緣性、耐熱性、化學穩定性、潤滑性、吸油性、遮蓋力及機械加工性能。
在工業涂料領域,尤其是底漆中,滑石粉的引入可以提高涂膜的防腐蝕性能及抗裂性能,并且能夠提高附著力以及打磨性,還能起到防沉和防流掛的作用。
為典型的架狀結構的礦物填料。根據陽離子的不同,長石粉主要存在鈉長石、鉀長石和鈣長石3種形式。長石粉形貌由帶棱角的結節狀粒子組成,相比于球形或者普通的塊狀填料,能夠形成更為致密的涂膜,賦予涂膜高耐磨性及刮擦性,提高涂膜的防腐性能。
可以分為天然和人工兩大類。
天然產品包括結晶型二氧化硅,即石英砂,主要用于建筑真石漆的制備中。
還有無定型的天然二氧化硅,即硅藻土,由于其較低的密度和多孔性,常用在內墻涂料中起到吸收和消除異味的作用。另外,硅藻土具有離子效應,可以將水分子分解成正負離子,從而產生強氧化作用,起到一定的殺菌功效。
人工產品包括沉淀二氧化硅以及合成氣相二氧化硅。
沉淀二氧化硅均勻分散于涂膜中能夠產生微粗糙面,使得光線發生漫反射而具有很強的消光作用。
合成氣相二氧化硅又稱為白炭黑,具有增稠作用,在涂料中呈現一定的觸變性。在水性丙烯酸體系中,二氧化硅的引入可能會降低涂膜的耐老化性能。這是因為二氧化硅中含有的金屬離子雜質會使得涂膜在紫外光照射條件下發生光氧化降解,并且二氧化硅孔道中的硅醇基團也會促進光降解反應。
基本性能:特殊的層狀結構賦予了膨潤土特殊的性能,如吸水性、膨脹性、觸變性、流變性等。
膨潤土在涂料中主要是作為助劑來使用,如增稠劑、防沉劑、分散劑等,主要是防止涂料中顏填料的沉降。
根據膨潤土種類,鈣基膨潤土、鈉基膨潤土主要用在水性涂料中,而有機膨潤土則主要用在溶劑型的涂料中,鋰基膨潤土可用于水性涂料中。
氫氧化鋁作為阻燃填料,熱穩定性好,具有阻燃、消煙、填充3大功能,是防火涂料中最主要的無機填料。 其阻燃原理是氫氧化鋁在高溫時釋放水,發生吸熱反應,并且水蒸發消耗額外的能量。氫氧化鋁分解后形成阻隔層,可減緩氧氣的流動和其他氣體的生成速度, 產生的氧化鋁殘渣沉積于表面,隔離氧氣,達到抑制燃燒的效果。此外,氫氧化鋁對紫外光的低吸收性使其十分適用于UV固化的涂料體系。
涂料行業市場概況
涂料市場的需求增長主要得益于建筑行業投資增長、汽車工業發展、城市人口增加以及全球經濟改善。根據世界油漆與涂料工業協會(WPCIA)數據顯示,除2015年,2012年-2019年全球涂料市場呈增長趨勢。2019年全球涂料市場規模為1728億美元,相比于2018年增長4.8%。
全球涂料市場競爭較為激烈,由于涂料品類眾多,行業下游需求差異性較大,因此企業數量眾多,行業比較零散。
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從區域來看,亞太、歐洲和北美是全球涂料行業的領先地區。亞太地區是全球最大的涂料市場,亞太地區2019年銷售占比為57%,與2018年相比增長7pct。
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文章來源:中國粉體網
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