无机填料在涂料工业中的应用及市场现状

涂料作为重要的材料，广泛应用于建筑和工业领域。按照应用领域可分为建筑涂料、工业涂料、通用涂料及辅助材料。

建筑涂料：墙面涂料、防水涂料、地坪涂料、功能建筑涂料等；

工业涂料：汽车涂料、木器涂料、轻工涂料、船舶涂料、防腐涂料等；

通用及辅助材料：调和漆、清漆、磁漆、底漆、腻子、辅助材料（稀释剂、防潮剂、催干剂、固化剂等）。

颜料填料作为涂料中使用量最大的粉体材料，对改进、提升、创新涂料（涂膜）性能扮演着重要角色。涂料用颜料有炭黑、氧化铁、钛白粉等，而填料又称惰性颜料、体积颜料、增亮剂，是指那些不具有着色力与遮盖力的白色和无色颜料。根据不同的矿物学特征及基本化学组成，填料大致可以分为碳酸盐、硅酸盐、二氧化硅、硫酸钡以及氢氧化铝等类型。

无机填料在涂料中的作用

降低成本：可以通过填充增加涂膜的厚度，在涂料中起骨架作用，使得涂膜丰满厚实，也因此能够降低涂料生产的成本。

增量增强：填料可以调节涂料的流变性能，如增稠、防沉降等，也可以改善涂膜的机械强度，如提高耐磨性和耐久性。

改善性能：无机填料的化学组成、光、热、电、磁等性质可赋予涂料一些功能。

无机填料的选择指标

填料的品种及规格众多，使用优质稳定的产品对于保证涂料的各项性能十分重要。在填料的选择中，除了关注其化学组成和矿物形态以外，填料的粒径大小及分布、硬度、吸油值、长径比等特性也是必须重点考虑的指标。

无机填料在涂料工业中的应用

碳酸钙

基本性能：最通用的体质颜料；有化学活性，减少涂膜起泡，防霉、阻燃；既降低成本又起骨架作用，可增加涂膜厚度，提高机械强度、耐磨性、悬浮性。

高品质的天然碳酸钙产品是以方解石为原料，白度高，可以制成涂料所需的各种目数的粉体。合成碳酸钙又称轻质碳酸钙或沉淀碳酸钙。由于颗粒较细，吸油量大大增加，且大有微碱性，合成碳酸钙不宜与耐碱性差的颜料共用，在建筑涂料中可用作水性内墙涂料的填料，但因耐候性和保色性差而很少用于外墙涂料。

白云石

基本性能：理论组成为w(CaO)=30.4%，w(MgO)=21.7%，w(CO₂)=47.9%，常含Fe、Si和Mn等杂质。具有表面吸附作用、可提供镁钙源、耐火度高、较大的比表面积、良好的隔热和保温效果等特征。

白云石粉可作为颜料填充剂用于涂料工业中，具有改善涂料耐候性、稀有性和抗擦洗性等作用。主要应用于工业保护涂料和船舶涂料中。

高岭土

基本性能：化学成分为水合硅酸铝，具有色白、成本低、良好的流动性和悬浮性、化学惰性、强覆盖力等性质；耐光及耐酸碱盐性突出，防沉效果好。

高岭土可以提高钛白粉或其他白色颜料的遮盖力，改善涂料的流变性和光泽。在油漆中主要起到充填物和色料替代物的作用，并能减少昂股染料的需求量。高岭土还可以提高涂膜硬度、改进涂膜质量，使涂层具有良好的防腐性、不透明性和防沉降性。可广泛用于水性或溶剂型平光漆、半光漆、蛋壳光漆及特种涂料中。

硫酸钡

基本性能：通常有两种存在形态，即天然的重晶石粉以及沉淀硫酸钡。硫酸钡是一种惰性物质，化学稳定性高、密度加大，耐酸碱、耐光和耐热性能好。

重晶石粉在涂料工业中主要用于底漆中，利用它的低吸油量，耗漆量少，可制成厚膜底漆。并且填充性、流平性及抗渗透性好，可以增加涂膜的硬度和耐磨性。总体来讲，沉淀硫酸钡的性能要优于天然产品，其白度高、质地细腻、抗起霜，缺点是密度大，易发生沉淀。

硅灰石

基本性能：化学成分为偏硅酸钙，其长度为直径的13~15倍，具有填充增强、化学稳定性、良好热稳定性及尺寸稳定性、优良电性能以及白度和亮度高等特点。

硅灰石能够增加白色涂料明亮的色调，在不使涂料白度和遮盖力下降的条件下，可以取代白粉钛白粉。硅灰石还可以改善涂料的流平性，也可作为涂料良好的悬浮剂。硅灰石应用于底漆中能够提供防腐蚀性能，并能够提高耐刮擦、抗龟裂性能。

云母粉

基本性能：云母粉以多层晶状薄片体的形式存在于自然界中，具有良好的透明性和较高的折射率，较高的绝缘强度和较大的电阻，及优良的耐电晕性能和力学性能及耐酸碱性能。

云母粉可赋予涂膜柔韧性、耐水性、耐候性、耐化学药品性、耐热性及电绝缘性等。在涂料中的水平排列可阻止紫外线的辐射而保护涂膜，还可防止水分穿透。在建筑涂料中，云母粉的引入能够提高涂膜的抗裂性及提高耐洗刷性能。少量的云母作为钢结构底漆特殊的组分，可以提高耐盐雾和耐久性。

滑石粉

基本性能：滑石粉属于硅酸镁矿物，层状基本单元结构通过极弱的范德华力互相堆叠在一起，层间容易分离，赋予其一定的柔软度。具有良好的电绝缘性、耐热性、化学稳定性、润滑性、吸油性、遮盖力及机械加工性能。

在工业涂料领域，尤其是底漆中，滑石粉的引入可以提高涂膜的防腐蚀性能及抗裂性能，并且能够提高附着力以及打磨性，还能起到防沉和防流挂的作用。

长石粉

为典型的架状结构的矿物填料。根据阳离子的不同，长石粉主要存在钠长石、钾长石和钙长石3种形式。长石粉形貌由带棱角的结节状粒子组成，相比于球形或者普通的块状填料，能够形成更为致密的涂膜，赋予涂膜高耐磨性及刮擦性，提高涂膜的防腐性能。

二氧化硅

可以分为天然和人工两大类。

天然产品包括结晶型二氧化硅，即石英砂，主要用于建筑真石漆的制备中。

还有无定型的天然二氧化硅，即硅藻土，由于其较低的密度和多孔性，常用在内墙涂料中起到吸收和消除异味的作用。另外，硅藻土具有离子效应，可以将水分子分解成正负离子，从而产生强氧化作用，起到一定的杀菌功效。

人工产品包括沉淀二氧化硅以及合成气相二氧化硅。

沉淀二氧化硅均匀分散于涂膜中能够产生微粗糙面，使得光线发生漫反射而具有很强的消光作用。

合成气相二氧化硅又称为白炭黑，具有增稠作用，在涂料中呈现一定的触变性。在水性丙烯酸体系中，二氧化硅的引入可能会降低涂膜的耐老化性能。这是因为二氧化硅中含有的金属离子杂质会使得涂膜在紫外光照射条件下发生光氧化降解，并且二氧化硅孔道中的硅醇基团也会促进光降解反应。

膨润土

基本性能：特殊的层状结构赋予了膨润土特殊的性能，如吸水性、膨胀性、触变性、流变性等。

膨润土在涂料中主要是作为助剂来使用，如增稠剂、防沉剂、分散剂等，主要是防止涂料中颜填料的沉降。

根据膨润土种类，钙基膨润土、钠基膨润土主要用在水性涂料中，而有机膨润土则主要用在溶剂型的涂料中，锂基膨润土可用于水性涂料中。

氢氧化铝

氢氧化铝作为阻燃填料，热稳定性好，具有阻燃、消烟、填充3大功能，是防火涂料中最主要的无机填料。其阻燃原理是氢氧化铝在高温时释放水，发生吸热反应，并且水蒸发消耗额外的能量。氢氧化铝分解后形成阻隔层，可减缓氧气的流动和其他气体的生成速度，产生的氧化铝残渣沉积于表面，隔离氧气，达到抑制燃烧的效果。此外，氢氧化铝对紫外光的低吸收性使其十分适用于UV固化的涂料体系。

涂料行业市场概况

涂料市场的需求增长主要得益于建筑行业投资增长、汽车工业发展、城市人口增加以及全球经济改善。根据世界油漆与涂料工业协会（WPCIA）数据显示，除2015年，2012年-2019年全球涂料市场呈增长趋势。2019年全球涂料市场规模为1728亿美元，相比于2018年增长4.8%。