【集萃網(wǎng)觀察】體質(zhì)顏料通常又稱為填料，從自然界得來、直接制造或作為副產(chǎn)品獲得。這些物質(zhì)主要是鋇、鈣、鎂、或鋁的鹽類，硅或鋁的氧化物，或從前兩類物質(zhì)衍生的錯(cuò)合雙鹽類，在涂料、油墨、油氈、塑料物質(zhì)、紙和紙涂料、油布、油灰、擦光和洗刷物質(zhì)、橡膠產(chǎn)品、水泥、塑膠、陶器等領(lǐng)域中有廣泛的用途。
它們和白色不透明顏料相接近，并且體質(zhì)顏料的種類和數(shù)量以及在傳統(tǒng)工業(yè)中的用途將有更近一步的發(fā)展。這些顏料有兩種通性：折射率比1.75為低(通常是1.45~1.70)，顏色是白或幾乎是白的。體質(zhì)顏料其它性質(zhì)的變化范圍很廣，如相對(duì)密度、容量值、顆粒形狀、顆粒大小、粒徑分布、吸油量、化學(xué)活性等等。
碳酸鈣：碳酸鈣主要是從石灰石礦獲得，也可以作為某些制造流程的副產(chǎn)品，或直接用二氧化碳對(duì)石灰乳漿反應(yīng)制得。
天然碳酸鈣的制造可以用干磨法或濕磨法。干磨法中干磨好的產(chǎn)品經(jīng)空氣分選機(jī)分離出過大的顆粒返回重磨。利用濕磨法可以產(chǎn)生更細(xì)、更鮮艷的、篩分更好的品級(jí)。石灰石在有水存在的條件下研磨，利用錐形或管狀研磨機(jī)將磨制品連續(xù)的放出，用離心機(jī)分選，過大的顆粒和進(jìn)料一起送回重磨。濕磨法的另一重要優(yōu)點(diǎn)是可通過進(jìn)一步的浮選改進(jìn)產(chǎn)品顏色和化學(xué)純度。在連續(xù)式研磨過程中，有多種類型的研磨機(jī)可以使用，但原則上都應(yīng)使用壓縮空氣、高溫壓縮空氣或過熱蒸汽作為液體。原料和液體一起進(jìn)入研磨機(jī)，在高速下互相碰撞摩擦而產(chǎn)生研磨，控制液體和顏料的研磨過程使細(xì)顆粒和液體一起流出。一般的研磨機(jī)都兼有分選和研磨的功能。
沉淀碳酸鈣填料的制造有幾種成熟的工藝，生產(chǎn)商可使用不同的方法制造不同品級(jí)的顏料，但公同之處就是沉淀法都是利用天然碳酸鈣為原料，煅燒制成氧化鈣(石灰)，然后水解得到氫氧化鈣。在此工藝中有許多方法可用來除去幾乎所有的大顆粒雜質(zhì)以及沒有分解成石灰的石灰石。1.重碳酸法控制氫氧化鈣和二氧化碳的反應(yīng)過程，可得到顆粒大小不同的碳酸鈣，但對(duì)所有的沉淀碳酸鈣而言，其粉體顆粒大小一般是中等程度。2.副產(chǎn)品法此方法利用氫氧化鈣漿和碳酸鈉溶液反應(yīng)，可產(chǎn)生相當(dāng)細(xì)的碳酸鈣顆粒。這一工藝中需要特別注意的是要完全清洗去所有的氫氧化鈉成分，否則碳酸鈣顏料具有堿性，會(huì)導(dǎo)致在涂料中的應(yīng)用出現(xiàn)問題。3.氯化鈣法此方法中的反應(yīng)物通常由其它化工過程得來，例如在制造碳酸氫鈉時(shí)得到的氯化銨與氫氧化鈣混合可產(chǎn)生氯化鈣和氫氧化銨，氯化鈣和碳酸鈉反應(yīng)可得到一系列非常細(xì)的碳酸鈣，并且填料的顏色純度高，顆粒的粒徑分布相似。當(dāng)然，需要仔細(xì)的洗去所有的氯化鈉組分。氯化鈣方法得到碳酸鈣具有方解石晶型結(jié)構(gòu)，顆粒大小通常為8~10μm，最小的范圍為0.03~0.05μm。而石灰乳法得到的產(chǎn)品為文石型，顆粒大小一般為0.2~2.0μm。碳酸鈣填料有許品級(jí)，相對(duì)密度在2.70~2.77之間，吸油量為5~45g/100g，平均粒徑從小于1μm到非常大的，200號(hào)篩余物(約300μm)通常有25~30%，通過控制生產(chǎn)工藝可獲得膠體范圍內(nèi)(小于0.1μm)粒徑分布的產(chǎn)品。
碳酸鈣不溶在水，對(duì)大部份油性樹脂涂料的基料具有惰性，但其對(duì)稀酸類敏感。這一性質(zhì)有利于碳酸鈣在許多室內(nèi)涂料中的應(yīng)用，如底漆、半光漆等，在高光漆、噴漆、以及許多其它工業(yè)涂料中也有一定的應(yīng)用。
高嶺土：高嶺土通常稱為“瓷土”，主要成分為硅酸鋁，通常A12O3含量為37.5~44.5%，SiO2為44.8~53.1%，并含有少量的鐵、鈉、鉀、鈦、鈣和鎂的氧化物，折射率約為1.56，比重為2.58~2.63，吸油量的范圍較廣，從25到70g/100g，顆粒大小較細(xì)的為0.2~2μm，較粗的可達(dá)70μm。高嶺土的顏色差別較大，從白色以至乳白色或灰色。高嶺土的化學(xué)性質(zhì)不活潑，填充率較大，加上價(jià)格便宜，所以被廣泛的應(yīng)用。
在涂料中的應(yīng)用包括室內(nèi)平光漆、半光漆、底漆、倉(cāng)柵漆、貨車漆等。由于有良好的干遮蓋力，高嶺土也廣泛的用于水性漆、乳膠漆以及造紙工業(yè)和紡織涂料。顏色性能較差的高嶺土多應(yīng)用在油氈、地板配料和油布中。通常需要對(duì)高嶺土進(jìn)行后續(xù)處理，如煅燒，以改善其某些性質(zhì)。煅燒高嶺土的Al2O3含量在42.1~45.3%之間，SiO2為51.0~53.1%，燒灼損失幾乎為零，吸油量略高于未經(jīng)煅燒的高嶺土，通常為47~75g/100g。煅燒的作用是改進(jìn)光澤或亮度，同時(shí)使涂料有更好的遮蓋力和鮮艷光亮度。對(duì)高嶺土的后處理還包括添加分散劑和在顆粒表面用樹脂或疏水性有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行處理，最后分成各種品級(jí)，其顆粒大小較平均且分布范圍較狹窄。這種品級(jí)的高嶺土多應(yīng)用在噴漆、瓷漆以及平漆中。
云母粉：云母為鋁和鉀的正硅酸鹽，顏料級(jí)云母只從白云母或金云母取得，具有片狀顆粒結(jié)構(gòu)，這正是其可用作體質(zhì)顏料的主要原因。主要生產(chǎn)過程是用干磨或濕磨對(duì)云母礦進(jìn)行沉淀，浮懸的云母用離心機(jī)回收，然后干燥分選。特級(jí)云母或微粒云母的平均顆粒大小分別為5~10μm和10~20μm，也有經(jīng)過表面處理的品級(jí)。云母的折射率為1.58~1.606，相對(duì)密度為2.5~2.83，吸油量為30~74g/100g，除了微粒級(jí)外，325號(hào)篩余物為3~30%。云母顆粒的片狀結(jié)構(gòu)和對(duì)紫外線的不透明度可以增強(qiáng)室外建筑底漆和最后加工涂膜的抗裂性和耐久性。當(dāng)涂膜曝露在空氣中時(shí)，小片顆粒的發(fā)光特性有時(shí)會(huì)影響到涂膜的外觀。云母顆粒的形狀以及化學(xué)穩(wěn)定性使其在多孔表面和金屬的底漆、乳膠漆、水性漆、壁紙、金屬粉狀涂料(如鋁、青銅、金箔)等多種體系中都有一定程度的應(yīng)用。還有以下一些鋁硅酸鹽體質(zhì)顏料。浮石是一種火山灰或錯(cuò)合的鋁、鉀和鈉硅酸鹽的玻璃質(zhì)，由于具有顆粒粗、多孔、質(zhì)脆的特性，在平漆、交通標(biāo)志漆以及其它的加工漆中有一定程度的應(yīng)用。典型品級(jí)的浮石約含有84%硅酸鋁，相對(duì)密度為2.22，粒徑為40~60號(hào)篩孔大小。膨土是一種膠質(zhì)土，其膨脹作用可進(jìn)行有效的填充并且礦物本身具有顏料性質(zhì)，因而在水性漆或乳膠漆中有少量的應(yīng)用，典型品級(jí)的相對(duì)密度為2.75，吸油量為23g/100g。白土與膨潤(rùn)土的成份、性質(zhì)和用途相似，折射率為1.63，相對(duì)密度為2.9，吸油量為26g/100g。
無定形氧化硅：用作顏料的氧化硅取自石英石或硅藻石，以及單細(xì)胞水產(chǎn)植物的砂質(zhì)骨架沉積物，合成的膠質(zhì)氧化硅也可以用作顏料。從水產(chǎn)有機(jī)質(zhì)所得的氧化硅叫作硅藻土或硅藻土氧化硅，在近代顏料應(yīng)用中具有獨(dú)特的地位，它們不同于動(dòng)物性或植物性的顏料。
從石英或硅藻石所得的氧化硅叫作無定形氧化硅，通常用來和硅藻土進(jìn)行區(qū)分。石英或硅藻石在開采后，第一步通常是煅燒和用水驟冷，使后續(xù)的打碎和研磨較為容易，最后用水分選、篩分或空氣浮選。氧化硅顏料通常含有99%的純SiO2。顏料級(jí)氧化硅的折射率為1.55，比重為2.55~2.65，吸油量為15~47g/100g，3253號(hào)篩余物不大于5%。氧化硅的磨蝕性非常好，在常用的涂料基料中難于研磨或分散，因此很少作為涂料的填料。硅藻石比石英石要軟一些，在組織上也要細(xì)一點(diǎn)。
硅藻土是一種細(xì)粉末，在配方?jīng)]有經(jīng)過優(yōu)化的涂料中沉淀很快，盡管有這樣的缺點(diǎn)，但由于其化學(xué)性質(zhì)不活潑和價(jià)格低廉，仍然有著較多的應(yīng)用。硅藻土可以改善涂料的涂刷性和增強(qiáng)涂膜的粘附力，在漿狀木材填料、底漆、平漆、地板漆、船板漆和交通標(biāo)志漆中仍有廣泛的應(yīng)用。硅藻土的主要成份是氧化硅，含量為83~89%或更多，其它組分主要為Al2O3和Fe2O3，以及少量或微量的鈉、鉀、鈣、鎂、鈦以及其它氧化物。
因?yàn)楣柙逋辆哂虚_口、多孔的結(jié)構(gòu)，因而其物理性質(zhì)的變化較大，折射率為1.4~1.5，比重為2.0~2.30，平均顆粒大小為1~60μm，比表面積為7,050~67,000cm2/g，吸油量為30~210g/100g。顏料級(jí)硅藻土在1900年起已在涂料中使用，但從1935年起慢慢減少，由于開發(fā)了適合一般涂料使用的、更白更細(xì)的顆粒，其應(yīng)用又重新受到了重視。硅藻土的化學(xué)性質(zhì)不活潑，光澤低、填充率高、吸油量高，在平墻涂料、底漆、交通標(biāo)志漆、半光涂料、偽裝漆、表面漆、水泥和灰泥加工漆、房屋漆、平清漆、平瓷漆等方面得到了較多的應(yīng)用。在乳膠漆和其它水性涂料中，硅藻土不僅可以作為消光劑，也給涂膜提供了遮蓋力。因?yàn)楣柙逋恋慕Y(jié)構(gòu)形狀多樣，在涂膜中也可以產(chǎn)生層疊結(jié)構(gòu)，從而能夠增強(qiáng)涂膜的強(qiáng)度，改進(jìn)抗裂性。硅藻土顆粒的開口結(jié)構(gòu)和不規(guī)則形狀會(huì)導(dǎo)致涂膜產(chǎn)生相當(dāng)程度的多孔性，這在某些特定情形下是極為有用的。如果表面涂膜需要利用硅藻土的這種獨(dú)特結(jié)構(gòu)，則要避免過度研磨，否則將使硅藻土顆粒破損而降低涂料稠度、增加光澤、減少涂膜的多孔性。
硫酸鋇：用作顏料的硫酸鋇可從天然礦物中提取，或可通過硫酸鈉和硫化鋇溶液反應(yīng)制得，還可以從生產(chǎn)過氧化氫的副產(chǎn)物獲得。硫酸鋇的折射率較低，是立德粉的主要組分。硫酸鋇也是二氧化鈦-鋇復(fù)合顏料的組分，后者為25%銳鐵礦型二氧化鈦和75%硫酸鋇的共沉淀物。當(dāng)鉛白作為室外建筑涂料的主要顏料時(shí)，硫酸鋇有時(shí)可作為摻合劑。由于涂料是以重量銷售，硫酸鋇因其較高的相對(duì)密度而成為一種常用的體質(zhì)顏料。顏料級(jí)硫酸鋇是由礦物重晶石獲得，也可以用合成的硫酸鋇粉沉淀物質(zhì)制成。通常用濕法研磨礦物，進(jìn)行漂白、沖洗、干燥、分選。高品質(zhì)的硫酸鋇顏料或重晶石顏料至少含有96%的硫酸鋇，其余的主要是氧化硅和石膏，以及微量的氧化鐵。重晶石顏料的折射率為1.64，相對(duì)密度為4.30~4.46，吸油量為5~12g/100g，平均顆粒大小為2~5μm，粒徑范圍為0.1~30μm。重晶石顏料的化學(xué)性質(zhì)不活潑，其作為體質(zhì)顏料最重要的性質(zhì)是它的高密度和低吸油量，易為油和涂料基料所潤(rùn)濕和容易研磨。由于在酸和堿條件下都相當(dāng)穩(wěn)定，重晶石顏料在高酸性或高堿性涂料中很有效，但在應(yīng)用時(shí)需要特別注意配方的調(diào)整，因?yàn)楸绕鸫蟛糠萜渌伭�，重晶石更易趨向于快速沉淀。重晶石的其它�?yīng)用還包括油氈和地板復(fù)合涂料。合成硫酸鋇粉是用含有硫酸離子的水溶液和含有鋇離子的水溶液反應(yīng)制得，其性質(zhì)和重晶石顏料相似，相對(duì)密度為4.18~4.40，吸油量為13~30g/100g。因?yàn)楹铣闪蛩徜^粉的填充率較低，在涂料的應(yīng)用中是比較貴重的一種填料。硫酸鋇粉與重晶石顏料一樣易于快速沉淀，因此需要注意調(diào)節(jié)涂料的配方。其作為涂料的填料對(duì)最終產(chǎn)品亮度的影響很小，在印刷油墨、油氈、油布和橡膠中也有一定的應(yīng)用。
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