硅灰石為鏈狀的偏硅酸鹽礦物，屬三斜晶系，其集合體呈纖維狀和針狀硅灰石。具有良好的絕緣性、介電性能和較高的耐熱、耐候性能以及低的吸濕性，較高的白度等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于陶瓷、化工、造紙、塑料、橡膠、涂料等領(lǐng)域。全國的硅灰石資源約 2億t，分布比較集中，主要分布在吉林、江西、云南、青海和湖北等地。其中江西省硅灰石資源保 有儲量1400.3萬t，新探明儲量3 500 多萬t，資源十分豐富，蘊(yùn)藏的礦物中硅灰石含量高、晶體纖維長、鐵質(zhì)含量低、白度高。

目前硅灰石在涂料領(lǐng)域中主要是應(yīng)用于建筑涂料中，因此對于在建筑涂料領(lǐng)域的研究也比較多。胡中源、王德華等在內(nèi)墻乳膠漆中添加5%~8%左右的硅灰石，可提高耐洗刷100次左右；莊勤川、霍穎儀等通過研究發(fā)現(xiàn)，硅灰石在乳膠漆中可替代20%~30%的鈦白粉，且不影響漆膜的干膜和濕膜遮蓋力，同時硅灰石能在不改變PVC的情況下，替代部分PH調(diào)節(jié)劑而完全不影響乳膠漆的PH值。但是，對于硅灰石在粉末涂料中的研究則少有文獻(xiàn)報(bào)告。本文主要探討了在環(huán)氧/聚酯粉末涂料中硅灰石對于漆膜的光澤度、硬度、附著力及耐熱溫度的影響。

實(shí)驗(yàn)工藝

高混機(jī)5min——擠出機(jī)溫度110℃擠出——中藥粉碎機(jī)粉碎——過篩（100目）——成品——靜電噴涂——170℃烘烤20min。

結(jié)果與分析

GY-1250硅灰石與粉末涂料常用的沉淀硫酸鋇相比，粒徑相差比較大，但是吸油量卻明顯高于沉淀硫酸鋇，主要原因可能是因?yàn)閮烧呙芏认嗖钶^大，沉淀硫酸鋇的密度在4.3左右，而硅灰石密度為2.7；且硅灰石的白度相對偏低，若添加量過高，可能會影響最終漆膜的白度。

填料對漆膜性能的影響

從生產(chǎn)過程來看，由于硅灰石的密度為2.7，硫酸鋇的密度一般在4.3左右，所以硫酸鋇的下料速度會優(yōu)于硅灰石，且從加工性能上來看，硫酸鋇的流動性會更好一些。按表1所示配方，硅灰石的替代梯度為10%，分別從0%到100%對配方中的沉淀硫酸鋇進(jìn)行替代，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終制得的聚酯粉末涂料的漆膜各項(xiàng)性能指標(biāo)見表3。

由表3所示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，隨著硅灰石替代硫酸鋇比例的增加，漆膜的光澤呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，當(dāng)填料為100%沉淀硫酸鋇時，漆膜的光澤為79.2°，當(dāng)填料為100%硅灰石時，漆膜的光澤僅為56.5°，說明硅灰石與硫酸鋇相比屬于一種消光的填料，這可能是硅灰石與硫酸鋇相比，吸油量較高的原因造成的。因此，在一些光澤度要求較高的粉末涂料中，硅灰石的添加量不宜過高。

從硬度指標(biāo)上來看，隨著硅灰石的添加量的增加，硅灰石對于粉末涂料的硬度提升比較明顯。當(dāng)硅灰石替代20%沉淀硫酸鋇時（添加量8%），漆膜的硬度由最初的H提高到2H,當(dāng)替代量達(dá)到90%（添加量為18%）時，漆膜的硬度達(dá)到3H。

就附著力而言，硅灰石與沉淀硫酸鋇相比，兩者對于附著力的貢獻(xiàn)基本一致。20%的沉淀硫酸鋇和20%的硅灰石相比，附著力都為0級。

沖擊性能上看，隨著硅灰石添加的增加，在1：1之前，抗沖擊性能反沖50cm都能通過，超過這一比例后，隨著硅灰石替代量的增加，沖擊性能逐漸下降，說明硅灰石較硫酸鋇而言是一種偏剛性的材料。

圖1 不同硅灰石添加量粉末涂料的熱失重曲線

注：T5為失重5%的溫度，Tm為最大失重溫度。

圖2 不同硅灰石添加量粉末涂料T5和Tm對比

由上圖可以看出，在環(huán)氧粉末涂料中添加一定比例的硅灰石可有效提高粉末涂料的T5和Tm，純硫酸鋇時，環(huán)氧粉末涂料的T5為380℃，Tm為418.6℃，隨著硅灰石添加量的提高，T5和Tm基本呈現(xiàn)上升的趨勢，當(dāng)硅灰石和沉淀硫酸鋇比例為5：5時，T5達(dá)到峰值，為393℃，與純硫酸鋇相比提升了13℃，此時Tm為424.6℃，較純硫酸鋇相比提升了6℃；再往后隨著硅灰石比例的提升，T5呈現(xiàn)下降的趨勢，而Tm則呈現(xiàn)小幅度上升。硅灰石的分解溫度1540℃，硫酸鋇的分解溫度為1580℃，兩者相差不大，造成上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可能是由于硅灰石是典型的針狀結(jié)構(gòu)，硫酸鋇是顆粒狀結(jié)構(gòu)，在填料的堆積過程中針狀結(jié)構(gòu)更容易形成相互交叉的立體結(jié)構(gòu)，正好和環(huán)氧樹脂在交聯(lián)固化過程中形成的三位立體結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)相呼應(yīng)，同時硫酸鋇的顆粒填充在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙之間，形成更加致密的涂層。因此，當(dāng)硅灰石部分替代硫酸鋇后，隨著替代量的增加，漆膜的致密性逐漸提升，當(dāng)硅灰石和硫酸鋇的比例為1：1時，漆膜的致密性最好，因此耐熱性能最好，隨著硅灰石替代量的進(jìn)一步增大，沒有足夠的顆粒狀硫酸鋇填充在硅灰石的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，因此漆膜的孔隙率變大，致密性變差，熱穩(wěn)定性出現(xiàn)西江的趨勢。所以，從熱穩(wěn)定性上來看，硅灰石的添加量在10%（即硅灰石：沉淀硫酸鋇=1：1）時，綜合性能最好。

結(jié)語

綜合以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，硅灰石作為一種功能性的填料，應(yīng)用于環(huán)氧聚酯粉末涂料中時，可以明顯提高粉末涂料的漆膜硬度和耐熱溫度。當(dāng)硅灰石的添加量在8%左右時，漆膜的硬度在2H，當(dāng)添加量達(dá)到18%時，漆膜硬度達(dá)到3H；

失重5%的溫度最高可以提升13℃，最大失重溫度提高9.1℃。但是，由于硅灰石吸油量較高，密度較小，因此加工性能略差于沉淀硫酸鋇，對漆膜的光澤影響也比較大，不適宜應(yīng)用于高光粉末產(chǎn)品中。