1 引言
建筑涂料作為建筑物的裝飾、保護(hù)材料涂刷在建 筑物表面，要求有一定的細(xì)度、附著力、遮蓋力、耐沾污 性、耐洗刷性、耐老化性、耐熱性、流平性、較短的干燥 時間、適宜的最低成膜溫度等。當(dāng)以常規(guī)的配方制備的建筑涂料達(dá)不到要求的性能時，就要求對其進(jìn)行改性。由于非金屬礦物具有其他礦物材料所不具備的多種特性，如可塑性、黏性、高強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性等，因而人們在制備建筑涂料時，常加入各種非金屬礦物材料， 用于改善或增強(qiáng)涂料某方面的性能，同時還可以降低 涂料的成本。
在建筑涂料的改性制備中，常用的幾種非金屬礦物有膨潤土、硅藻土、高嶺土及累托石等。膨潤土是以蒙脫石為主要成分，并與眾多礦物如高嶺石、水鋁英石 和綠泥石等伴生的一種非常重要的黏土礦物；硅藻土是一種水合 Mg 、 Al 、 si 的黏土礦，主要成分為高嶺 石、水云母、蒙脫石和少量的石英、長石及有機(jī)物質(zhì) ；高嶺土是以高嶺石為主體，由多種黏土礦物組成的含水鋁硅酸鹽混合體；累托石是一種由類云母單元層和 蒙脫石單元層在特殊自然條件下構(gòu)成有序混層結(jié)構(gòu)的 稀有黏土礦物。
2 非金屬礦在建筑涂料改性中的應(yīng)用
2.1 改善涂料的分散性、穩(wěn)定性
膨潤土系層狀硅酸鹽礦物，具有優(yōu)良的親水性，與 適量的水結(jié)合成膠體狀，在水中能釋放出帶電微粒，這種微粒的電斥性使之在涂料中具有良好的分散、懸浮、 穩(wěn)定等特性，因此常用于涂料中作分散劑。
以膨潤土、水玻璃和水等為原料制備水性內(nèi)墻涂料。試驗(yàn)表明，在水性內(nèi)墻涂料中加入適量的膨潤土制備出的涂料比一般涂料分散更均勻 ( 不易沉淀 ) ，更耐水，涂膜更平整、光滑、均勻，保色性、耐候性更好。蒙脫石礦物晶體構(gòu)造屬 2 ：1 型層狀硅酸鹽， 構(gòu)造單元層是由兩片 (Si ? Al) -O 四面體和中間一片 [Al(Mg ， Fe)? (O ， OH)] 八面體組成，結(jié)構(gòu)單元層中存 在著陽離子異價類質(zhì)同象置換，使得蒙脫石晶胞像一個帶電的“大陰離子”，具有吸附陽離子的能力，但是陰 陽離子問的束縛力較弱，這些陽離子可以交換。正因如此，蒙脫石可與涂料成膜物中的有機(jī)分子中的極性基團(tuán)生成“蒙脫石一有機(jī)分子”復(fù)合物，這種復(fù)合物一旦生成后不可逆轉(zhuǎn)，失水后成為疏水性物質(zhì)，因而增加了涂膜的耐水性。
以聚乙烯醇 (PVA) 、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石 粉、膨潤土、適量助劑為原料制成了涂料。試驗(yàn)結(jié)果表明，加了膨潤土的涂料和未加膨潤土的涂料相比，耐水性由 1 d 變?yōu)?7 d ，涂膜由掉粉變成了不掉粉。高嶺土作為涂料的添加劑，能改善涂料體系的貯存穩(wěn)定性、涂刷性；改善涂層的抗吸潮性、抗沖擊性等機(jī)械性能；改善顏料的抗浮色和發(fā)花性 。
用水洗高嶺土、鈦白粉、碳酸鈣、成膜助劑等多次制備建筑涂料。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用高嶺土制得的涂料在長時間貯存后，其表面未發(fā)現(xiàn)其他乳膠涂料常見的分水現(xiàn)象。
試驗(yàn)還測得，含有 15%高嶺土的乳膠涂料的觸變指數(shù)為 3 .8 ，而用等量的碳酸鈣取代高嶺土后制得的乳膠涂料的觸變指數(shù)為 2.5 ，這說明含有高嶺土的涂料具有良好的觸變性、貯存穩(wěn)定性。這樣在施工時就不會流掛，并具有良好的流平性。采用高嶺土作添加劑，有助于滿足對涂料提出的日益嚴(yán)格的性能和耐久性方面的要求。當(dāng)制備低 VOC 、高固體分涂料而要求更薄和無疵平滑、光亮的涂膜時，尤其需要高嶺土作添加劑。
由于累托石黏土顆粒極細(xì)，其鋁硅酸鹽礦物結(jié)構(gòu)中 si-O 四面體與 Al-O 八面體片中的羥基或氧原子和有機(jī)硅樹脂中的烷氧基或環(huán)氧樹脂中的羥基及環(huán)氧基形成氫鍵，形成交織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得累托石礦物與涂料中有機(jī)物彼此聯(lián)結(jié)，使體系的黏度和稠度增加，起到防止或減緩?fù)苛现蓄佁盍系V物沉降的作用。
以有機(jī)硅樹脂、鈦白粉等為原料，以鈣基累托石取代部分填料制備有機(jī)硅樹脂涂料，將制得的涂料干燥，成膜后在 200 ℃ 下烘烤 3 h 。試驗(yàn)表明，鈣基累托石用于高溫涂料，涂層附著牢固，無起泡脫落現(xiàn)象，且放置過程比較穩(wěn)定，不沉淀結(jié)塊，涂層外觀質(zhì)量明顯改善。經(jīng)鈉化改型的累托石分散于水中，其電動電位增大，顆粒不易絮凝而具有良好的懸浮效果。以累托石為懸浮劑制備涂料，現(xiàn)場試驗(yàn)證實(shí)，累托石在涂料中的懸浮性和觸變性好，涂料的流平性、涂刷性、防開裂性、涂層表面強(qiáng)度和耐高溫性等指標(biāo)均優(yōu)于以膨潤土作懸浮劑配制的涂料。
建筑涂料作為建筑物的裝飾、保護(hù)材料涂刷在建 筑物表面，要求有一定的細(xì)度、附著力、遮蓋力、耐沾污 性、耐洗刷性、耐老化性、耐熱性、流平性、較短的干燥 時間、適宜的最低成膜溫度等。當(dāng)以常規(guī)的配方制備的建筑涂料達(dá)不到要求的性能時，就要求對其進(jìn)行改性。由于非金屬礦物具有其他礦物材料所不具備的多種特性，如可塑性、黏性、高強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性等，因而人們在制備建筑涂料時，常加入各種非金屬礦物材料， 用于改善或增強(qiáng)涂料某方面的性能，同時還可以降低 涂料的成本。
在建筑涂料的改性制備中，常用的幾種非金屬礦物有膨潤土、硅藻土、高嶺土及累托石等。膨潤土是以蒙脫石為主要成分，并與眾多礦物如高嶺石、水鋁英石 和綠泥石等伴生的一種非常重要的黏土礦物；硅藻土是一種水合 Mg 、 Al 、 si 的黏土礦，主要成分為高嶺 石、水云母、蒙脫石和少量的石英、長石及有機(jī)物質(zhì) ；高嶺土是以高嶺石為主體，由多種黏土礦物組成的含水鋁硅酸鹽混合體；累托石是一種由類云母單元層和 蒙脫石單元層在特殊自然條件下構(gòu)成有序混層結(jié)構(gòu)的 稀有黏土礦物。
2 非金屬礦在建筑涂料改性中的應(yīng)用
2.1 改善涂料的分散性、穩(wěn)定性
膨潤土系層狀硅酸鹽礦物，具有優(yōu)良的親水性，與 適量的水結(jié)合成膠體狀，在水中能釋放出帶電微粒，這種微粒的電斥性使之在涂料中具有良好的分散、懸浮、 穩(wěn)定等特性，因此常用于涂料中作分散劑。
以膨潤土、水玻璃和水等為原料制備水性內(nèi)墻涂料。試驗(yàn)表明，在水性內(nèi)墻涂料中加入適量的膨潤土制備出的涂料比一般涂料分散更均勻 ( 不易沉淀 ) ，更耐水，涂膜更平整、光滑、均勻，保色性、耐候性更好。蒙脫石礦物晶體構(gòu)造屬 2 ：1 型層狀硅酸鹽， 構(gòu)造單元層是由兩片 (Si ? Al) -O 四面體和中間一片 [Al(Mg ， Fe)? (O ， OH)] 八面體組成，結(jié)構(gòu)單元層中存 在著陽離子異價類質(zhì)同象置換，使得蒙脫石晶胞像一個帶電的“大陰離子”，具有吸附陽離子的能力，但是陰 陽離子問的束縛力較弱，這些陽離子可以交換。正因如此，蒙脫石可與涂料成膜物中的有機(jī)分子中的極性基團(tuán)生成“蒙脫石一有機(jī)分子”復(fù)合物，這種復(fù)合物一旦生成后不可逆轉(zhuǎn)，失水后成為疏水性物質(zhì)，因而增加了涂膜的耐水性。
以聚乙烯醇 (PVA) 、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石 粉、膨潤土、適量助劑為原料制成了涂料。試驗(yàn)結(jié)果表明，加了膨潤土的涂料和未加膨潤土的涂料相比，耐水性由 1 d 變?yōu)?7 d ，涂膜由掉粉變成了不掉粉。高嶺土作為涂料的添加劑，能改善涂料體系的貯存穩(wěn)定性、涂刷性；改善涂層的抗吸潮性、抗沖擊性等機(jī)械性能；改善顏料的抗浮色和發(fā)花性 。
用水洗高嶺土、鈦白粉、碳酸鈣、成膜助劑等多次制備建筑涂料。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，使用高嶺土制得的涂料在長時間貯存后，其表面未發(fā)現(xiàn)其他乳膠涂料常見的分水現(xiàn)象。
試驗(yàn)還測得，含有 15%高嶺土的乳膠涂料的觸變指數(shù)為 3 .8 ，而用等量的碳酸鈣取代高嶺土后制得的乳膠涂料的觸變指數(shù)為 2.5 ，這說明含有高嶺土的涂料具有良好的觸變性、貯存穩(wěn)定性。這樣在施工時就不會流掛，并具有良好的流平性。采用高嶺土作添加劑，有助于滿足對涂料提出的日益嚴(yán)格的性能和耐久性方面的要求。當(dāng)制備低 VOC 、高固體分涂料而要求更薄和無疵平滑、光亮的涂膜時，尤其需要高嶺土作添加劑。
由于累托石黏土顆粒極細(xì)，其鋁硅酸鹽礦物結(jié)構(gòu)中 si-O 四面體與 Al-O 八面體片中的羥基或氧原子和有機(jī)硅樹脂中的烷氧基或環(huán)氧樹脂中的羥基及環(huán)氧基形成氫鍵，形成交織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得累托石礦物與涂料中有機(jī)物彼此聯(lián)結(jié)，使體系的黏度和稠度增加，起到防止或減緩?fù)苛现蓄佁盍系V物沉降的作用。
以有機(jī)硅樹脂、鈦白粉等為原料，以鈣基累托石取代部分填料制備有機(jī)硅樹脂涂料，將制得的涂料干燥，成膜后在 200 ℃ 下烘烤 3 h 。試驗(yàn)表明，鈣基累托石用于高溫涂料，涂層附著牢固，無起泡脫落現(xiàn)象，且放置過程比較穩(wěn)定，不沉淀結(jié)塊，涂層外觀質(zhì)量明顯改善。經(jīng)鈉化改型的累托石分散于水中，其電動電位增大，顆粒不易絮凝而具有良好的懸浮效果。以累托石為懸浮劑制備涂料，現(xiàn)場試驗(yàn)證實(shí)，累托石在涂料中的懸浮性和觸變性好，涂料的流平性、涂刷性、防開裂性、涂層表面強(qiáng)度和耐高溫性等指標(biāo)均優(yōu)于以膨潤土作懸浮劑配制的涂料。