微纳钙质硅酸盐的遮盖力研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2024-0008

摘要/Abstract

摘要：

利用天然矿物粉体作为功能材料，是实现无机矿物粉体高值化和可持续发展的特色路径，其中，通过精细化研磨和可控风选分级制得的微纳钙质硅酸盐就是一种极具应用价值的粉体功能材料。主要考察了微纳钙质硅酸盐对漆膜和PVC复合薄膜的遮盖力、热氧老化等性能的影响规律，并采用耐洗刷仪、反射率测定仪等设备对建筑涂料的耐洗刷次数、耐沾污性和对比率等性能进行了测试，进一步采用自动白度仪、万能力学试验机和热氧老化试验箱等设备对添加了微纳钙质硅酸盐的PVC复合薄膜的白度、力学性能、抗热氧老化等指标进行了研究。研究结果显示，引入微纳钙质硅酸盐后，不仅使得漆膜的耐沾污性能提升了22.2%，漆膜的对比率也得到极大提升（提升了32.7%），还能一定程度上提升复合薄膜的白度（提升了2.0%），同时，复合薄膜的拉伸强度提升了9.6%，且其抗热氧老化性能也得到了改善。可以发现，微纳钙质硅酸盐的超细化、高白度及优良的耐热稳定性是提升漆膜和PVC复合薄膜遮盖力和抗热氧老化性的关键。

关键词: 微纳钙质硅酸盐, 遮盖力, 涂料, 树脂

Abstract:

The use of natural mineral powders as functional materials is a characteristic path to achieve high⁃value and sustainable development of inorganic mineral powders.Among them，micro⁃nanoscale calcium silicate obtained through fine grinding and controllable wind selection classification is a highly valuable powder functional material.The influence of micro-nanoscale calcium silicate on the covering power，thermal oxygen aging capability and other properties of coating films and PVC composite films was mainly investigated.The washability tester and reflectivity tester were used to test the washability & stain resistance，and ratio of building coatings.Furthermore，the whiteness，mechanical properties，and thermal oxygen aging resistance of PVC composite films with added micro⁃nanoscale calcium silicate were studied by using automatic whiteness tester，universal mechanical testing machines and thermal oxygen aging testing chamber.The research results showed that the introduction of micro⁃nanoscale calcium silicate could not only improve the stain resistance of coating films by 22.2%，but also could greatly enhance the contrast ratio of coating films with 32.7%.The whiteness of composite films could be enhanced to some extent by 2.0%.At the same time，the tensile strength of composite films was increased by 9.6%，and corresponding thermal oxidative aging resistance was also improved.It could be found that the ultra⁃fine，high whiteness，and excellent heat resistance stability of micro⁃nanoscale calcium silicate were the key factors to improve the covering power and thermal oxygen aging capability of coating films and PVC composite films.

Key words: micro-nanoscale calcium silicate, covering power, coating, resin

中图分类号:

TQ127.2

宋波, 彭鹤松, 李海滨, 徐灵峰. 微纳钙质硅酸盐的遮盖力研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(10): 70-75.

SONG Bo, PENG Hesong, LI Haibin, XU Lingfeng. Study on covering power of micro⁃nanoscale calcium silicate[J]. Inorganic Chemicals Industry, 2024, 56(10): 70-75.

图/表 5

图1

表1

表2

表3

图2

参考文献 26

1	胡帅.铝酸盐水泥与硅灰石改性磷酸镁水泥的作用效果及性能研究［D］.西安：长安大学，2021.
	HU Shuai.Study on the effect and performance of aluminate cement and wollastonite modified magnesium phosphate cement［D］.Xi′an：Chang′an University，2021.
2	张陶忠，陈晓龙，郝晓宇，等.硅灰石表面改性及其在聚丙烯中的应用［J］.合成树脂及塑料，2023，40（3）：17-20，24.
	ZHANG Taozhong， CHEN Xiaolong， HAO Xiaoyu，et al.Surface mo⁃dification of wollastonite and their application in polypropylene［J］.China Synthetic Resin and Plastics，2023，40（3）：17-20，24.
3	李丹玉，李建喜，夏碧华.POE/硅灰石复合材料的构建及其电绝缘性能［J］.塑料工业，2023，51（3）：48-52，66.
	LI Danyu， LI Jianxi， XIA Bihua.Construction of POE/wollastonite composite and its electrical insulation properties［J］.China Plastics Industry，2023，51（3）：48-52，66.
4	CHAN J X， WONG J F， HASSAN A，et al.Mechanical properties of wollastonite reinforced thermoplastic composites：A review［J］.Polymer Composites，2020，41（2）：395-429.
5	曾德明.硅灰石改性超高性能混凝土的力学性能与机理［D］.大连：大连理工大学，2022.
	ZENG Deming.Mechanical properties and mechanism of wollastonite modified ultra⁃high performance concrete［D］.Dalian：Dalian University of Technology，2022.
6	HE Ziming， SHEN Aiqin， Zhenghua LYU，et al.Effect of wollastonite microfibers as cement replacement on the properties of cementitious composites：A review［J］.Construction and Building Materials，2020，261：119920.
7	邓鑫，彭鹤松，邓鹏，等.超细硅灰石部分替代钛白粉在PVC压延制品中的应用研究［J］.山东化工，2021，50（2）：133-135，141.
	DENG Xin， PENG Hesong， DENG Peng，et al.Application study of superfine wollastonite as a partial substitute for titanium dioxide in PVC calendered products［J］.Shandong Chemical Industry，2021，50（2）：133-135，141.
8	WANG Jintao， ZHANG Xiuxia， LU Hong，et al.Superhydrophobic nylon fabric with Kaolin coating for oil removal under harsh water environments［J］.Applied Clay Science，2021，214：106294.
9	XU Zhisheng， XIE Xiaojiang， YAN Long，et al.Fabrication of organophosphate⁃grafted kaolinite and its effect on the fire⁃resistant and anti⁃ageing properties of amino transparent fire⁃retardant coatings［J］.Polymer Degradation and Stability，2021，188：109589.
10	YAN Long， TANG Xinyu， XU Zhisheng，et al.Fabrication of talc reinforced transparent fire⁃retardant coating towards excellent fire protection，antibacterial，mechanical and anti⁃ageing properties［J］.Polymer Degradation and Stability，2022，203：110074.
11	ANEES S， DASARI A.Acrylic⁃based fire⁃retardant coatings for steel protection：Employing the concept of in situ ceramizati⁃on［J］.Journal of Applied Polymer Science，2020，138（17）：50299.
12	YAN Ge， WANG Mingyang， SUN Tao，et al.Structural and electrochemical properties of wollastonite⁃based chemically bonded phosphate ceramic coatings［J］.Ceramics International，2021，47（7）：9961-9970.
13	WONG J F， CHAN Jiaxin， HASSAN A B，et al.Thermal and flammability properties of wollastonite⁃filled thermoplastic composites：A review［J］.Journal of Materials Science，2021，56：8911-8950.
14	常承兵，刘生玉，张雷，等.钙硅酸盐矿物湿法碳酸化封存二氧化碳实验研究［J］.无机盐工业，2023，55（9）：57-65.
	CHANG Chengbing， LIU Shengyu， ZHANG Lei，et al.Experimental study on carbon dioxide sequestration by wet carbonation of calcium silicate minerals［J］.Inorganic Chemicals Industry，2023，55（9）：57-65.
15	肖小兵，宋建强，邱文福.硅灰石替代滑石粉在聚丙烯复合材料中的应用［J］.工程塑料应用，2023，51（9）：158-162.
	XIAO Xiaobing， SONG Jianqiang， QIU Wenfu.Application of wollastonite instead of talc in polypropylene composites［J］.Engineering Plastics Application，2023，51（9）：158-162.
16	CHAN Jiaxin， WONG J F， HASSAN A，et al.Mechanical，thermal，tribological，and flammability properties of polybutylene terephthalate composites：Comparing the effects of synthetic wollastonite nanofibers，natural wollastonite，and graphene oxide［J］.Journal of Applied Polymer Science，2022，140（6）：e53463.
17	张俊，王余莲，谭瑞林，等.CaCO₃/硅灰石复合材料制备及其疏水性能研究［J］.矿产保护与利用，2022，42（4）：94-103.
	ZHANG Jun， WANG Yulian， TAN Ruilin，et al.Preparation and hydrophobic properties of CaCO₃/wollastonite composites［J］.Conservation and Utilization of Mineral Resources，2022，42（4）：94-103.
18	YUAN Kangze， NI Wankui， ZHAO Le，et al.Silica fume stabilized loess：Mechanical properties，microstructural evolution and environmental analysis［J］.Sustainable Materials and Technologies，2023，36：e00604.
19	ALTHOEY F， ZAID O， MARTÍNEZ-GARCÍA R，et al.Ultra⁃high⁃performance fiber⁃reinforced sustainable concrete modified with silica fume and wheat straw ash［J］.Journal of Materials Research and Technology，2023，24：6118-6139.
20	WANG Yachao， LI Fan， ZHAO Jiangping.Novel halogen⁃free Si-C-P flame⁃retarding coatings constructed by DOPO/flake graphite co⁃doping silica fume⁃based geopolymer［J］.Journal of Applied Polymer Science，2023，140（12）：e53645.
21	SHAHIDI S， MOHAMMADI S.Synergistic effect of nano hybrid multi⁃layered graphene oxide/talc and silica fume on the fire and water⁃resistance of intumescent coatings［J］.Progress in Organic Coatings，2023，183：107736.
22	IQBAL M， ZHANG Daxu， KHAN K，et al.Evaluating mechanical，microstructural and durability performance of seawater sea sand concrete modified with silica fume［J］.Journal of Building Engineering，2023，72：106583.
23	ZHANG Guangpeng， WU Huijun， LIU Jia，et al.Dynamic performance and energy efficiency of reflective and insulative composite coating on building exterior wall［J］.Building Simulation，2023，16（12）：2245-2259.
24	张广鹏，丁玉杰，吴会军，等.气凝胶反射隔热复合涂料的隔热与节能性能研究［J］.建筑节能（中英文），2022，50（9）：34-38.
	ZHANG Guangpeng， DING Yujie， WU Huijun，et al.Heat insulation and energy saving performance of aerogel heat⁃reflective and insulating composite coating［J］.Building Energy Efficiency，2022，50（9）：34-38.
25	徐峰.无机建筑涂料的应用与发展［J］.上海涂料，2023，61（6）：32-38.
	XU Feng.The application and development of inorganic architectural coatings［J］.Shanghai Coatings，2023，61（6）：32-38.
26	刘木林.分散剂在水性建筑涂料中的应用研究［J］.中国涂料，2023，38（10）：39-43，55.
	LIU Mulin.Research on the application of dispersant in waterborne architectural coatings［J］.China Coatings，2023，38（10）：39-43，55.

粉体种类	D₅₀/ μm	D₉₇/ μm	白度/ %	吸油值/ （10^-2mL·g^-1）
GY-800	8.0	37.3	86.9	26.0
GY-1250	7.9	36.0	88.2	32.1
GY-2000	7.0	30.9	87.1	34.2
GY-4000	4.6	28.2	90.7	42.4
GY-6000	3.5	17.0	92.0	48.1

粉体种类	耐洗刷次数（前）/次	耐洗刷次数（后）/次	开裂厚度/μm	耐沾污性/%	对比率
GY-800	＞11 000	＞7 500	1 600	9	0.706 5
GY-1250	＞11 000	＞7 500	1 510	10	0.735 1
GY-2000	＞10 000	＞7 500	1 320	10	0.750 3
GY-4000	＞10 000	＞7 000	1 280	11	0.896 4
GY-6000	＞9 500	＞6 500	1 150	11	0.937 8

[1]	庞洪昌, 刘帅, 田朋, 宁桂玲. 改性埃洛石纳米管在聚脲基防火涂料中的应用研究[J]. 无机盐工业, 2024, 56(8): 27-32.
[2]	周敏. PANI/TIO复合材料的制备及其在聚氨酯涂料中的应用[J]. 无机盐工业, 2023, 55(1): 112-117.
[3]	吴赵敏,杨林,王辛龙,庄海波,叶润洲,王烨,李耀基. 动态离子交换法处理电子行业蚀刻含铝废酸工艺研究[J]. 无机盐工业, 2021, 53(2): 61-65.
[4]	许新芳,周小平,刘正锋,李磊,陈虎,李长明. 苛化提纯盐湖锂矿回收含氟碳酸锂的研究[J]. 无机盐工业, 2020, 52(7): 62-65.
[5]	彭文博,李腾飞,白祖国,陈道康,恽建军. 膜技术在含钴浓盐水资源化中应用[J]. 无机盐工业, 2020, 52(5): 65-67.
[6]	梁莉,梁晓怿. 球状活性炭制备及其对DL-β-氨基异丁酸的吸附[J]. 无机盐工业, 2019, 51(9): 45-49.
[7]	孙凤娟,刘万超,闫琨,鄂以帅. 离子交换树脂法去除脱硫废水中氯离子的研究[J]. 无机盐工业, 2019, 51(6): 45-48.
[8]	王犇,陈萌萌,张帆. 过氧化氢提纯净化技术研究进展[J]. 无机盐工业, 2019, 51(6): 1-4.
[9]	张小东，赵飞燕，王永旺，陈东. 废水除氟技术研究现状[J]. 无机盐工业, 2019, 51(12): 6-9.
[10]	王国平, 李爱琴, 徐旭辉, 钱雪明, 张晓红, 周转忠, 王丽佳, 鲍志娟, 任海河. 含氟芳香烃副产氯化氢综合处理及工程应用[J]. 无机盐工业, 2016, 48(6): 45-.
[11]	高灿, 郭探, 刘海宁, 叶秀深, 吴志坚. 碱金属离子在树脂上的动态吸附行为[J]. 无机盐工业, 2015, 47(2): 16-.
[12]	彭秋华. 深度碳化法处理碳酸盐型锂精矿生产电池级碳酸锂[J]. 无机盐工业, 2014, 46(1): 38-.
[13]	邵碧波, 张泽凯, 廖冰冰, 陈银飞. 双酚A环氧树脂为硬模板剂制备等级孔β分子筛[J]. 无机盐工业, 2013, 45(12): 48-.
[14]	谢英惠, 赵欣, 袁俊生. LSC-500螯合树脂脱除钙离子的工艺研究[J]. 无机盐工业, 2013, 45(12): 27-.
[15]	张跃, 唐明林, 龚家竹, 扬守明, 王国良, 邓子萍, 幸典成. 硫铁矿生产硫磺尾渣用于建筑涂料的生产研究[J]. 无机盐工业, 2013, 45(1): 42-.

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