干料硅酸盐涂料（硅酸盐矿物在涂料中的应用）

硅酸盐的基本构造单元中Si和O组成的硅氧四面体[SiO4]4-，既可以孤立地被其他阳离子包围起来，也可以彼此以共角顶的方式连结形成各种形式的硅氧骨架与其他阳离子结合。这种硅氧骨架主要有层状、架状和针状。

涂料中常见的硅酸盐填料

层状硅氧骨架中，硅氧四面体分布在同一个平面内，彼此以三个角顶相连形成二维延展的平面层状。层状硅酸盐类矿物填料主要有滑石粉、云母粉以及高岭土，其形貌如图1所示。其中，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。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。

云母粉以多层晶状薄片体的形式存在于自然界中，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。

高岭土的化学成分为水合硅酸铝，又名黏土，按生产工艺可划分为水洗高岭土和煅烧高岭土。煅烧高岭土的综合性能要优于水洗高岭土。高岭土在涂料中具有良好的抗沉降作用，分散、悬浮性能好，同时使得涂料具有良好的流平性、耐洗刷性和耐候性。高岭土能够提供涂料的结构性黏度，对于抗流挂和贮存稳定性有利，并且还能用于增强涂膜的遮盖力。此外，层状结构的填料还能够提高涂膜的抗弯曲强度和内应力，防止涂膜由于弯曲或基材膨胀变形导致涂层出现龟裂。

在架状硅氧骨架中，硅氧四面体彼此共用四个角顶时，构成向三维空间发展的骨架状。但这种架状结构并不完全由硅氧四面体组成，而是部分被铝氧四面体所替代，因此出现多余的负电荷而形成架状络阴离子。

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。长石粉形貌如图2所示，是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。

霞长石是由钠长石、钾长石以及霞石组成的。霞石名义上是硅酸铝钠，但钾取代了部分的钠。霞长石是基于硅氧四面体环角相连组成的六元环。四面体中一半的Si4＋被Al3＋取代，导致的电荷不平衡由Na＋和K＋来补偿。与长石粉不同的是，Na＋可以和H＋发生交换，使得霞石的酸稳定性降低。

当硅氧四面体彼此共用两个角顶，则会构成单向延伸的针状或者纤维状硅氧骨架，如硅灰石，其形貌如图3所示。硅灰石化学成分为偏硅酸钙，其长度为直径的13～15倍。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，可以取代部分钛白粉。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。

来源：季兴红《无机填料在涂料工业中的应用及研究进展》

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