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丁程硕士论文 高岭t 在内墙乳胶漆中应用研究 摘要 由于乳胶漆具备安全环保、施工方便、干燥迅速等特点，在建筑行业得到迅猛的 应用与发展，对乳胶漆的研究在乳液、助剂、颜料方面的技术也日趋成熟，但对填料 的研究相对较少，对填料使用技术的认识不足，使得对部分填料的选择运用也不合理， 本文根据乳胶漆生产中使用高岭土的现状，主要阐述了高岭土的性能用途，并对其在 内墙乳胶漆中应用进行研究。本文通过试验证明在乳胶漆中的恰当使用煅烧高岭土， 一方面起到体质填充的作用，另一方面具有一定的干遮盖力，在相同条件下，使用粒 径越大、粒径分布越广、吸油量越大的填料，降低乳胶漆光泽的效果越明显；煅烧高 岭土可明显提高涂膜的对比率和体系的贮存稳定性，可以明显降低配方成本，提高应 用性能；试验选择出用粒径为1 2 5 0 目的高岭土，使用合适的分散剂用量，替代5 0 的钛白粉，可以大幅度降低生产成本，而涂膜的干膜遮盖力和贮存稳定性等性能较好： 不同厂商的高岭土在粒径及分布上以及杂质含量方面有差异，试验研究不同厂家的高 岭土样品在乳胶漆产品中的应用适用性及其特性，从而选择出了适于实际生产乳胶漆 应用的高质量的高岭土品种。 关键词高岭土，性能，煅烧，应用选择，乳胶漆 摘要 丁程硕十论文 a b s t r a c t b e c a u s el a t e xp a i n tw i t hs a f e t ya n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ，c o n s t r u c t i o nc o n v e n i e n t r a p i dd r y i n gc h a r a c t e r i s t i c ss u c ha si nt h ec o n s t r u c t i o ni n d u s t r yb yt h er a p i dd e v e l o p m e n t a n da p p l i c a t i o no ft h el a t e xp a i n to nt h ee m u l s i o n a d d i t i v e s p i g m e n t st h et e c h n o l o g y m a t u r e s b u to nt h er e l a t i v ep a c k i n gl e s sf i l l e ro nt h e1 a c ko fu n d e r s t a n d i n go ft h eu s eo f t e c h n o l o g y ，a l l o w st h eu s eo fp a r to ft h ec h o i c eo ff i l l e ra l s ou n r e a s o n a b l e ，t h ep a p e ru s e d i nt h ep r o d u c t i o no f1 a t e xp a i n ti na c c o r d a n c ew i t ht h es t a t u so fk a o l i n m a i n l yo nt h eu s e o fk a o l i n a n di t sa p p l i c a t i o ni nt h ei n t e r i o rl a t e xp a i n ts t u d y t h i sp a p e rt e s t sf o u n di nt h e p r o p e ru s eo fl a t e xp a i n tc a l c i n e dk a o l i n o nt h eo n eh a n df i l l i n gt h er o l eo fac o n s t i t u t i o n ， o nt h eo t h e rh a n dh a v es o m ed r yh i d i n gp o w e r ，u n d e rt h es a m ec o n d i t i o n s ，t h eu s eo f l a r g e rp a r t i c l es i z e ，p a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o nm o r ew i d e l y ，t h eg r e a t e rt h ev o l u m eo f o i l - a b s o r b i n gm a t e r i a l st or e d u c et h ee f f e c to fg l o s sl a t e xp a i n tm o r eo b v i o u s ；c a l c i n e d k a o l i nc a ns i g n i f i c a n t l yi n c r e a s et h er a t eo ft h ec o a t i n gs y s t e ma n dt h es t o r a g es t a b i l i t y ，c a n s i g n i f i c a n t l yr e d u c ep r e s c r i p t i o nc o s t s ，i m p r o v ea p p l i c a t i o np e r f o r m a n c e ，t e s tw i t ha d i a m e t e ro fc h o i c e12 5 0k a o l i np u r p o s e s ，t h eu s eo fs u i t a b l ed i s p e r s a n td o s a g et or e p l a c e 5 0 o ft h et i t a n i u md i o x i d e c a ng r e a t l yr e d u c ep r o d u c t i o nc o s t s a n dt h ed r yf i l mc o a t i n g h i d i n gp o w e rs t o r a g es t a b i l i t ya n db e t t e rp e r f o r m a n c es u c ha st h ed i f f e r e n tm a n u f a c t u r e r s i ns i z ea n dk a o l i nd i s t r i b u t i o na n di m p u r i t yc o n t e n ti nad i f f e r e n t e x p e r i m e n t a ls t u d yo ft h e d i f f e r e n tm a n u f a c t u r e r si nt h ek a o l i ns a m p l e sl a t e xp a i n tp r o d u c t so fa p p l i c a b i l i t ya n di t s c h a r a c t e r i s t i c s s oa st os e l e c ts u i t a b l ef o rt h ep r o d u c t i o no fh i g h q u a l i t yl a t e xp a i n t a p p l i c a t i o nk a o l i nv a r i e t i e s i i k e y w o r d s ：k a o l i n ，p e r f o r m a n c e ，c a l c i n a t i o n ，a p p l i c a t i o no fc h o i c e ，l a t e xp a i n t 声明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本 学位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或 公布过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使 用过的材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文 中作了明确的说明。 研究生签名： 学位论文使用授权声明 月矽日 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或 上网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并 授权其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密 论文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名：枷7 年，月乃日 t 汪样t 程坝i j 论义 注释 颜料体积浓度( p v c ) ： 涂料化学师使用颜料体积浓度( p v c ) 的概念，以说明涂料配方中颜料对粘结剂 的相对比例。颜料体积浓度是颜料体积与颜料和粘结剂总体积之比( 而不是重量) ， 按如下公式计算： p v c 计算式： v p p v c = 1 0 口二一 v p + v b ( 式4 1 ) 其中，v p 颜填料体积v b 黏结料体积。 低p v c i ：to 。爹驽譬裂 i 、芒盖i x 譬 ；，一翥魄_ 雾9 。 图4 1 低p v c 和高p v c 涂膜形态 涂膜中成膜物质主要有粉料、黏结料等，以及助剂固体分，其中涂膜中刚性颜填 料粒子体积在整个涂膜中所占的体积百分数为涂料的p v c 值，p v c 决定着涂料的成本 和也牵涉到涂膜性能，p v c 高，涂膜中刚性成分多，涂膜脆，耐粘污性好，涂膜透气 性好，致密程度低：p v c 低，涂膜中软性的黏结料多，涂膜封闭性好，耐粘污性差。 与涂料的不同光泽度相关的标准颜料体积浓度值见表4 1 不同光泽度对应标准颜料 体积浓度值： 表4 1 不同光泽度对应标准颜料体积浓度值 一p ，j ，_ ，y h ，一-一r 涂料的类别标准的p v c 值 v i 高光涂料同儿俅付 j“ 4 f ： 半光涂料 u- 一， 缎光涂料 平光涂料 1 5 2 5 工程硕l 论文高岭十在内墙乳胶漆中应用研究 1 1 1 _ 1 一 一一 i 鼍曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼量曼! ! ! ! 曼! ! 曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼! ! 曼曼曼! ! ! 曼! 皇! 曼 1 引言 高岭土在内墙乳胶漆中应用研究 随着人们环保意识的不断加强，乳胶漆、u v 固化涂料等低污染涂料越来越受到 人们的广泛关注。由于乳胶漆具备安全环保、施工方便、干燥迅速等特点，在建筑行 业得到迅猛的应用与发展，这种变化也推动了功能性填料高岭土的应用与发展，高岭 土已被广泛用来代替乳胶漆及某些装饰漆中的部分钛白粉。 随着乳胶漆技术研究的逐步深入，对原材料的性能、质量要求越来越高，在乳液、 助剂、颜料方面的技术也日趋成熟，但对填料的研究相对较少，对部分填料的选择使 用并不合理，同时由于国内部分中小涂料企业的生产技术力量相对薄弱，造成对填料 使用技术的认识不足，使得很多企业虽然选择了优质的乳液、助剂却不能生产出优质 的乳胶漆，笔者根据乳胶漆生产中使用高岭土的现状，就高岭土的性能及如何正确、 合理的选用高岭土作一简要探讨。 1 1 高岭土概述 高岭土，也被称为瓷土、中国粘土，主要矿物成分为高岭土，它是各种结晶岩破 坏后的产物，分子式为：a 1 2 0 3 s i 0 2 n h 2 0 ，它是片状结构，电荷的分布是在片状颗粒 的边缘带正电，表面带负电，由于其电荷分布的作用，高岭土在水介质中形成一种不 是很稳定的结构。如果用量大，这种作用会形成凝胶，使涂料不能流动，但这种作用 会受到浸润剂和分散剂的拟制。皿3 1 1 1 矿床的工业类型 高岭土矿床的工业类型见表1 1 。 表1 1 高岭土矿床的工业类型 含氧化铁 高岭土 i 3 5微 微 1 0 - 3 4 0 1 2 o 5 1 0 - o 5 ， i i 微 微 1 5 2 8 0 3 0 1 0 5 0 9 m ) 的含量，可划分为硬质高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种工业类型， 它们的特征见表1 4 高岭土矿石类型。 表1 。4 高岭土矿石类型 1 1 5 矿石性质 1 1 5 1 矿石的矿物组成 风化型高岭土矿是以砂质高岭土为主，有用矿物以高岭石为主，次为埃洛石。其 它矿物有石英、长石、云母、褐铁矿等。石英、长石、白云母可综合回收、利用。 热液蚀变型高岭土矿，主要矿物有高岭石、地开石、埃洛石。其它矿物有黄铁矿、 明矾石、石英、云母、叶蜡石、蒙脱石等。其中黄铁矿、明矾石、石英可综合回收、 利用。 沉积型高岭土矿，主要矿物为高岭石。少量的有机质、水铝石、勃姆石、石英、 云母、蒙脱石、赤铁矿、金红石等。除高岭石外，其余矿物为杂质，没有回收价值。 1 1 5 2 矿物特征 4 工程硕十论文高岭土在内墙乳胶漆中应用研究 表1 5 高岭石族矿物典型性质 颜色 硬度 物理性能 可塑性 分散性 电绝缘性能 化学稳定性 化学性能阳离子交换量 耐火度 白色和近于白色，最高自度 9 5 1 - 2 ，有时达3 4 良好的成型、干燥和烧结性能 易分散、悬浮 2 0 0 。c 时电阻率 1 0 m q c m ，频率5 0 h z 时击穿电压 2 5 k v m m 抗酸溶性好 一般3 - 5 m g 10 0 9 1 7 7 0 1 7 9 0 高岭土主要由小于2 p , m 的微小片状或管状高岭石族矿物晶体组成。高岭石族矿 物共有高岭石、迪开石、珍珠石、7 a 埃洛石、l o a 埃洛石等五种。属1 ：1 型层状硅 酸盐、单斜晶系。其物化性能见表1 5 高岭石族矿物典型性质，表1 6 高岭土的理化 性能。高岭土理想的化学式为a l 2 0 3 2 s i 0 2 2 h 2 0 ，其主要矿物成分是高岭石和多水 高岭石，其化学成分中含有大量的a l 2 0 3 、s i 0 2 和少量的f e 2 0 3 、t i 0 2 以及微量的 k 2 0 、n a 2 0 、c a o 和m g o 等1 们。 组成高岭土的矿物有粘土矿物和非粘土矿物两类。粘土矿物主要是高岭石族矿 物，其次是氧化物和氢氧化物，铁矿物( 褐铁矿、白铁矿、磁铁矿、赤铁矿和菱铁矿) ， 钛的氧化物( 钛铁矿、金红石、白榍石) ，有机物质( 植物纤维、有机泥炭及煤) 等。非 粘土矿物主要为石英、长石和云母，此外还有铝的氧化物。决定高岭土性能的主要是 粘土类矿物1 。 2 内塌乳胶漆中鬲岭十成用工程硕_ | 论文 皇曼曼曼曼! 皇曼鼍皇曼曼蔓皇皇曼曼曼曼鼍曼曼i i i i i i , i i i i i , , 舅曼 质纯的高岭土具有白度和亮度高，质软，强吸水性且易分解悬浮于水中，良好的 可塑性和高的粘结性，优良的电绝缘性，良好的抗酸溶性，强的离子吸附性和离子交 换性，很低的阳离子交换量，以及良好的烧结性和较高的耐火度等性能 1 2 - 1 33 。 1 1 6 工艺特性及主要用途 1 1 6 1 5 1 2 艺特性 ( 1 ) 白度和亮度 白度是高岭土工艺性能的主要参数之一，纯度高的高岭土为白色。高岭土白度 分自然白度和煅烧后的白度 1 5 - 1 9 。对陶瓷原料来说，煅烧后的白度更为重要，煅烧 白度越高则质量越好。陶瓷工艺规定烘干1 0 5 。c 为自然白度的分级标准，煅烧1 3 0 0 。c 为煅烧白度的分级标准。白度可用白度计测定。白度计是测量对3 8 0 0 - - 7 0 0 0a 波长 光的反射率的装置。在白度计中，将待测样与标准样( 如b a s 0 4 、m g o 等) 的反射率进 行对比，即自度值f 如白度9 0 即表示相当于标准样反射率的9 0 呦。 亮度是与白度类似的工艺性质，相当于4 5 7 0 a 波长光照射下的白度。 高岭土的颜色主要与其所含的金属氧化物或有机质有关。一般含f e 2 0 3 呈玫瑰红、 褐黄色；含f e 2 + 呈淡蓝、淡绿色；含m n 0 2 呈淡褐色；含有机质则呈淡黄、灰、青、 黑等色。这些杂质存在，降低了高岭土的自然白度，其中铁、钛矿物还会影响煅烧白 度，使瓷器出现色斑或熔疤。 ( 2 ) 粒度分布 粒度分布是指天然高岭土中的颗粒，在给定的连续的不同粒级( 以毫米或微米筛 孔的网目表示) 范围内所占的比例( 以百分含量表示) 。高岭土的粒度分布特征对矿石的 可选性及工艺应用具有重要意义，其颗粒大小，对其可塑性、泥浆粘度、离子交换量、 成型性能、干燥性能、烧成性能均有很大影响。高岭土矿都需要进行技术加工处理， 是否易于加工到工艺所要求的细度，已成为评价矿石质量的标准之一。各工业部门对 不同用途的高岭土都有具体的粒度和细度要求。如美国对用作涂料的高岭土要求小于 2 1 t m 的含量占9 0 _ 5 ，造纸填料小于2 1 t m 的占7 8 8 0 。 ( 3 ) 可塑性 高岭土与水结合形成的泥料，在外力作用下能够变形，外力除去后，仍能保持这 种形变的性质即为可塑性。可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成型工艺的基础，也是主要 的工艺技术指标。通常用可塑性指数和可塑性指标来表示可塑性的大小。可塑性指数 是指高岭土泥料的液限含水率减去塑限含水率，以百分数表示，即w 塑性指觳= 1 0 0 ( w 液 性限度w 塑性限度) 。可塑性指标代表高岭土泥料的成型性能，用可塑仪直接测定泥球受压 破碎时的荷重及变形大小可得，以k g c m 表示，往往可塑性指标越高，其成型性能越 6 工程硕士论文高岭土在内墙乳胶漆中应用研究 好。高岭土的可塑性可分为四级，见表1 7 高岭土可塑性等级。 表1 7 高岭土可塑性等级 ( 4 ) 结合性 结合性指高岭土与非塑性原料相结合形成可塑性泥团并具有一定干燥强度的性 能。结合能力的测定，是在高岭土中加入标准石英砂( 其质量组成o 。2 5 o 1 5 粒级占 7 0 ，0 1 5 珈0 9 r a m 粒级占3 0 ) 。以其仍能保持可塑泥团时的最高含砂量及干燥后 的抗折强度来判断其高低，掺入的砂越多，则说明这种高岭土结合能力就越强。通常 凡可塑性强的高岭土结合能力也强。 ( 5 ) 粘性和触变性 粘性是指流体内部由于内摩擦作用而阻碍其相对流动的一种特征，以粘度来表 示其大小( 作用于l 单位面积的内摩擦力) ，单位是p a s 。粘度的测定，一般采用旋转 粘度计，以在含7 0 固含量的高岭土泥浆中的转速来衡量。在生产工艺中，粘度具有 重要意义，它不仅是陶瓷工业的重要参数，对造纸工业影响也很大。据资料表明，国 外用高岭土作涂料，在低速涂布时要求粘度约o 5 p a s ，高速涂布时要求小于1 5 p a s 。 触变性指已经稠化成凝胶状不再流动的泥浆受力后变为流体，静止后又逐渐稠化 成原状的特性。以厚化系数表示其大小，采用流出粘度计和毛细管粘度计测定。 粘性和触变性与泥浆中矿物成分，粒度及阳离子类型有关，一般，蒙脱石含量多 的，颗粒细的，交换性阳离子以钠为主的，其粘度和厚化系数高。因此工艺上常用添 加可塑性强的粘土、提高细度等方法提高其粘性和触变性，用增加稀释电解质和水分 等方法降低之。 【6 1 6 干燥性能 干燥性能指高岭土泥料在干燥过程中的性能。包括干燥收缩、干燥强度和干燥 灵敏度等。 干燥收缩指高岭土泥料在失水干燥后产生的收缩。高岭土泥料一般在4 肚- 6 0 至多不超过1 i o 。c 温度下就发生脱水而干燥，因水分排出，颗粒距离缩短，试样的长 7 2 内墒乳胶漆中商岭土应用一 + 程硕一t j 论文 曼曼! 曼曼曼皇皇曼曼曼曼曼皇曼曼曼蔓曼皇曼曼曼蔓皇曼曼皇舅曼璺皇量曼鼍曼曼舅曼曼量曼曼曼曼曼量皇蔓皇! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼蔓曼曼曼量舅曼曼皇蔓i ! i ij 曼量 度和体积就要发生收缩。干燥收缩分线收缩和体收缩，以高岭土泥料干燥至恒重后长 度及体积变化的百分数表示。高岭土的干燥线收缩一般在3 1 0 。粒度越细，比表 面积越大，可塑性越好，干燥收缩越大。同一类型的高岭土，因掺合水的不同，其收 缩也不同，多者，收缩大。在陶瓷工艺中，干燥收缩过大，坯体容易发生变形或开裂。 干燥强度指泥为干燥至恒重后的抗折强度。 干燥灵敏度指坯体干燥时，可能产生变形和开裂倾向的难易程度。灵敏度大， 在干燥过程中容易变形和开裂。一般干燥灵敏度高的高岭土( 干燥灵敏度系数k 2 ) 容易形成缺陷；低者( 干燥灵敏度系数k 9 0 ， 1 2 丁程硕十论文 高岭十存内墙乳胶漆中虑用研究 细度2ur n 含量9 0 ) 产品为标志的优质煅烧高岭土的规模化生产1 9 9 8 年前后才开 始。据有关资料报道 2 1 ，1 9 9 8 年中国煅烧高岭土的产量约6 万吨，其中白度大于9 0 ， 细度1 2 5 0 目以上的超细煅烧高岭土产品约2 万吨，“双9 0 ”产品约l 万吨，其余为 3 2 5 至5 0 0 目左右的产品。1 9 9 9 年煅烧高岭土的产量约7 万吨，较上年增长1 6 6 7 ； 其中白度大于9 0 ，细度1 2 5 0 目以上的超细煅烧高岭土产品约3 0 万吨，“双9 0 ”产 品约1 5 万吨，分别较上年增长5 0 。2 0 0 0 年煅烧高岭土的产量约为9 万吨，其中自 度大于9 0 ，细度1 2 5 0 目以上的超细煅烧高岭土产品约4 5 万吨，较上年增长5 0 。 “双9 0 ”产品约2 万吨，较上年增长3 3 3 3 。经过l o 多年努力，我国煤系煅烧高岭 土已初具规模，并以高昂的开发代价形成独立知识产权和技术特点的生产工艺。据不 完全统计，现有不同规模煅烧高岭土企业近4 5 家，总生产能力已达到3 0 万吨，多数 为年产量数百吨到几千吨的小型加工厂，主要以生产中、低档产品为主。设计能力在 1 万吨的企业1 2 家，在建和扩建万吨级企业9 家。 1 2 1 2高岭土的应用领域及消费结构 国内高岭土的消费领域十分广阔，涉及陶瓷( 日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、 工艺美术陶瓷、高压电瓷、低压电瓷、高频瓷、无线电瓷) 、造纸、橡胶、塑料、搪 瓷、石油化工、涂料、油墨、光学玻璃、玻璃纤维、化纤、砂轮、建材、化肥、农药 和杀虫剂载体、胶水、耐火材料等行业。产品已有陶瓷、电子、造纸、橡胶、搪瓷、 石油催化剂、涂料、砂轮、农药和杀虫剂载体、胶水和耐火材料等十多个系列，近 6 0 7 0 个品种。 我国软质高岭土的消费结构为：陶瓷和电瓷5 5 ，造纸2 2 ，其它为2 3 。煤 系高岭土的消费结构：油漆涂料6 5 8 5 ，造纸5 - 1 5 ，橡塑及电缆5 - 1 0 ，陶瓷 3 - 8 ，精细化工3 5 。煅烧土在涂料工业的消费量增长较快。 ( 1 ) 水洗高岭土 陶瓷：陶瓷行业按其品种主要分建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用陶瓷。陶瓷的坯体和 釉料中都用到高岭土，但品种不同使用情况也不近相同。建筑陶瓷中主要产品为地砖 和墙面砖。我国建筑陶瓷中高档产品大约占1 5 2 0 ，中档产品占据2 0 - 3 5 。中高 档对原料要求较高，尤其是釉料的要求。卫生陶瓷和日用陶瓷对原料的要求相对来说 比建筑陶瓷原料的要求高。陶瓷行业中低档瓷制品一般采用当地原料( 粘土、高岭土) ， 釉料和中高档瓷制品一般采用优质陶瓷级高岭土。 2 0 0 3 年。，我国建筑陶瓷的产量约为3 2 。5 亿m 2 ，砖厚一般在4 18 m m 之间，计 算通常按8 m m 厚的砖每平方米重量2 0 k g 来计算，重量则约为6 5 0 万吨；2 0 0 3 年我 国卫生陶瓷成品产量约为7 0 0 0 万件，计算重量通常按1 5 k g 件来计算，产量则约为 1 0 5 万吨；2 0 0 3 年我国日用瓷的产量约为1 5 0 亿件，计算重量通常按0 2 5 k g 件，产 13 2 内墙乎l 胶漆中商岭t 应用- i 程f 哆! l j 论文 ! , , , 一一! i i i i i 曼蔓曼! 曼曼曼毫 量则约为3 7 5 万吨。2 0 0 3 年我国陶瓷产量及其重量换算结果见表2 。陶瓷原料总重 量中，坯体重量釉料重量约为9 ：1 。而高岭土在釉料中约占5 - 1 0 ；建筑陶瓷和卫 生陶瓷坯体中，高岭土平均占领3 0 - 4 0 ，日用陶瓷坯体中，高岭土平均约占4 5 左 右。由此推算，陶瓷用高岭土的量约为2 6 5 6 1 万吨。如果加上成品烧失量以及贮运 损失，目前我国陶瓷用高岭土的市场容量最多不超过2 9 2 1 7 万吨( 此数值可能略为 偏大，因为低档建筑陶瓷坯体有部分原料用当地粘土) 。其中，建筑陶瓷中高岭土消 耗量为2 1 1 2 万吨( 坯体：2 0 4 7 万吨，釉料：6 5 万吨) ，卫生陶瓷中高岭土消耗量 为3 8 8 5 万吨( 坯体：3 7 8 0 万吨，釉料：1 0 5 万吨) ，日用陶瓷中高岭土消耗量为 1 5 5 6 万吨( 坯体：1 5 1 9 万吨、釉料：o 3 7 万吨) 。我国各种陶瓷坯体与釉料中高岭 土消耗量见表1 3 。需要指出的是，低档建筑陶瓷坯体有部分原料使用当地粘土。另 外在北方如唐山瓷区，其生产的陶瓷坯体中有部分原料使用硬质高岭土原矿的( 虽然 硬质高岭土原矿颜色呈灰黑色，但其烧后变白) 。南方瓷区几乎全部使用软质高岭土。 还有，中外独资或合资的卫生洁具厂，生产高档卫生洁具有采用进口原料的，如美国 美标。 我国陶瓷用高岭土的生产厂家如下：其中福建九州龙岩高岭土公司产品在我国陶 瓷领域中占有主导地位，其他陶瓷用高岭土的生产厂家有中国高岭土公司、广东湛江 新东成矿业有限公司、广东潮州飞天燕瓷土矿、广东省茂名市山阁高岭土联合工业公 司、广东省高州市瓷土厂、苏州高新区青山白泥矿、福建漳州威亚高岭土有限公司、 吉林舒兰县水曲柳球粘土公司、广西南宁市金旭高岭土厂、山西大同天成高岭厂、江 西星庐瓷泥矿、湖南衡山县瓷泥矿、湖南界牌高岭土矿、浙江松阳高岭土公司、广东 省茂名石化公司矿业公司。我国陶瓷用高岭土年出口量约为3 0 - 4 0 万吨。 造纸：造纸行业是高岭土第二大消费领域，根据对规模以上企业的统计，2 0 0 3 年国内涂布纸和涂布纸板产量分别为2 4 0 万吨和51 0 万吨，2 0 0 4 年涂布纸和涂布纸板 的产量增长至3 0 0 万吨和6 3 0 万吨，造纸行业的高速增长有效地拉动了高岭土消费的 增长。 2 0 0 3 年我国造纸级水洗高岭土的总消费量约为7 1 9 万吨左右，其中含进口高岭 土2 4 万吨。可用于造纸涂料的高岭土矿点，已形成工业开采和加工能力的地区，主 要集中在广东茂名、湛江、江苏省苏州和河北省沙河。主要生产厂家有茂名高岭科技 有限公司、广东茂名石化矿业有限公司、茂名山阁瓷土公司、广东银华高岭土公司、 茂名远东国际高岭土公司、河北沙河造纸瓷土厂、沙河市矿产品加工厂、广西兖矿北 海高岭土有限公司等。另外，中国高岭土公司、苏州高新区青山白泥矿、苏州华山瓷 土厂等单位也生产部分造纸级高岭土。 我国进口高岭土的主要品种是造纸涂料，目 前年进口量约2 0 多万吨l l 酬。 石化：目前我国石化领域使用高岭土的市场容量约有6 万吨。石化用高岭土的主 1 4 工程硕士论文高岭十在内墙乳胶漆中雨用研i 要生产厂家有：中国高岭土公司4 0 万吨、湖南醴陵瓷泥矿0 5 万吨、苏州高新区青 山白泥矿o 2 万吨。 ( 2 ) 煅烧高岭土 煅烧高岭土的主要市场( 消费领域) 是油漆涂料、造纸、橡胶和塑料制品、电缆、 陶瓷等。估计2 0 0 3 国内煅烧高岭土消费量约1 2 - 1 4 万吨之间。其中油漆涂料( 乳胶漆、 内外墙涂料等) 的消费量约8 万吨左右，涂布纸的消费量2 万吨左右，橡胶、塑料和 电缆等约2 万吨，其它约1 万吨。目前，我国煅烧高岭土的主要生产厂家有山西金洋 煅烧高岭土公司3 0 万吨、山西朔州安平高岭土公司( 已被美国安格公司收购) 3 0 万吨、内蒙古三保高岭土公司2 0 万吨、内蒙古蒙西高岭粉体股份有限公司3 0 万吨、 安徽淮北金岩高岭土公司0 9 万吨、湖南耒阳超牌化工有限公司0 8 万吨。 油漆涂料：目前，油漆涂料是我国煅烧高岭土最大的消费领域，约占总消费量的 6 5 - - 8 5 。目前，高档涂料中将大量使用白度9 0 以上、粒度1 2 5 0 目以上( 3 2 5 目 筛余量为零) 的优质煅烧高岭土。随着油漆涂料行业对高白度和超细煅烧高岭土优良 使用性能的认可以及市场对高档油漆涂料需求量的增大，据有关资料预计2 0 0 5 年将 有9 左右的油漆涂料厂家使用高白度和超细煅烧高岭土，需求量约1 5 万吨；2 0 1 0 年将有1 6 左右的油漆涂料厂家使用高白度和超细煅烧高岭土，需求量约2 7 万吨。 目前，我国油漆涂料用煅烧高岭土的主要生产厂家有山西金洋煅烧高岭土公司、内蒙 古三保高岭土公司、内蒙古蒙西高岭粉体股份有限公司等l l 争2 0 】。 造纸：据造纸行业专家估计，目前我国造纸行业对煅烧高岭土需求量并不是很大， 2 0 0 3 年消耗量约为2 3 万吨。根据造纸业未来发展估计，随着高质量纸张和品种的扩 大，特别是低克重轻量涂布纸、低光泽纸和高档涂料纸板产量的大幅度增长，煅烧高 岭土的地位将日益受到重视，消费量呈增长趋势，预计2 0 0 5 年消费量在3 万吨左右， 2 0 1 0 年5 万吨a 左右。目前能够稳定提供满足造纸涂料用煅烧高岭土的企业主要有： 山西金洋煅烧高岭土有限公司、内蒙古三保高岭土有限公司、湖南耒阳超牌化工有限 公司、山西朔州安平高岭土有限公司等。 橡胶、塑料和电缆填料：由于高档涂料和造纸行业对煅烧高岭土产品质量及稳定 性要求较高。另外，由于煅烧高岭土具有许多优良的特性，在橡胶和塑料制品以及电 缆中填加对提高产品性能起到很大的作用。因此，近几年，许多厂家产品在橡胶和塑 料制品以及电缆中的销售有所增长，但竞争也较为激烈。 由于煅烧高岭土优良的电绝缘性能，电缆填料市场对煅烧高岭土的需求量将稳定 增长，据有关资料预计2 0 0 5 年需求量将达到3 万吨左右，2 0 1 0 年5 万吨左右。 由于煅烧高岭土能提高橡胶和塑料制品的耐磨性、增加抗撕裂和挠曲强度等机械 物理性能以及煅烧高岭土填料优良的红外线阻隔性能，煅烧高岭土在功能性塑料和橡 2 内墒乳胶漆中高岭| 十戍用 t 程硕十论文 曼i i i 一 一一i 鼍曼量曼曼曼曼曼皇曼皇曼曼鼍曼鼍曼曼曼曼曼曼皇曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼! 曼曼皇曼舅曼! 曼曼舅曼皇皇皇曼曼曼曼量曼曼曼曼曼曼曼曼曼量舅 胶制品以及农业棚膜行业的需求量将不断增加，据有关资料预计2 0 0 5 年将达到5 0 万吨左右，2 0 1 0 年9 0 万吨左右。 陶瓷釉料：高岭土在陶瓷釉料中的用量每年约有2 万吨左右，但大部分为水洗高 岭土，煅烧高岭土在陶瓷釉料中的用量很少。 化妆品、医药领域：煅烧高岭土在化妆品中可作为添加剂，能够增加吸油和吸水 性，增强化妆品和皮肤的亲着力，以改善润肤机能。煅烧高岭土在医药领域中可用作 载体和药剂成片的助剂。在国内，化妆品和医药消耗高岭土的量很小，使用的高岭土 也主要以进口为主。 无磷洗衣粉：在2 0 世纪8 0 年代后期，由我国环保行业提出倡导使用无磷洗衣 粉，当时认为磷排放到江湖水域里，促使绿藻的生长而造成水域的污染。无磷洗衣粉 的研制和生产是非常热门的项目。利用高岭土作为原料煅烧生产无磷洗衣粉所用的原 料4 a 分子筛也是非常热的研究课题和转化生产项目。近年，已研究证实，促进绿藻 的生长污染水域并非磷所为。因此，近几年，市场上和科研中很少再提到无磷洗衣粉。 而利用高岭土生产无磷洗衣粉的原料也大多处于试验研制和转化阶段，并未真正形成 产业化。因此，目前煅烧高岭土在此方面的应用几乎为零。 1 2 1 3 高岭土的进出口情况 我国出口的高岭土一般多为原矿和略加选矿的粗精矿，进口的多为高档涂料级高 岭土。2 0 0 3 年我国高岭土的出口量为8 3 万吨，进口为2 7 万吨。近几年，我国高岭 土出口综合平均单价最低( 1 9 9 8 年) 仅为2 0 0 2 美元吨，最高( 2 0 0 3 年) 也只有3 2 6 8 美元吨；而我国进口综合平均单价最低( 2 0 0 2 年) 为2 1 8 5 0 美元吨，最高( 1 9 9 6 年) 高达2 5 7 8 0 美元吨。1 9 9 6 年- 2 0 0 3 年我国进出口综合平均单价见表1 1 2 。从进 出口数量与价格的比较，无论对我国高岭土生产企业和应用企业来说都是极不合算 的。 我国高岭土的出口量在年产量中所占比重很小。出口供应的主要地区和国家为： 香港、台湾、日本、韩国、菲律宾等；出口的产品品种以陶瓷级产品为主，主要形式 有原土，也有泥饼( 一般为稍微淘洗除去砂石而得的产品，含砂量太大会增加运输成 本) 。如福建龙岩地区，主要以陶瓷级原土出口，价格为2 0 美元吨左右( 出厂价) 。 造纸级产品的出口以广东茂名地区为主，产品出口主要以闪蒸干燥粉为主。一般细度 21 ti t t ，含量在7 5 - - , 8 0 以上的价格为1 2 0 0 1 3 0 0 元人民币吨；细度21 1m 含量 8 8 9 2 以上1 5 0 0 1 8 0 0 元人民币吨。我国出口流向的地区和国家主要为东南亚等 国，与我国高岭土出口产品竞争非常激烈的是美国、巴西的高岭土，我国与之竞争处 于劣势的产品主要是造纸级等高质量的产品。主要原因：( 1 ) 是资源质量方面。主要 表现在粘浓度，美国可达到7 0 - - 7 2 ，我国茂名的资源是比较好的了，但其粘浓度主要 1 6 工程硕十论文高岭十在内墙乳f j 交漆中应用研究 以6 8 为主，很少能达到7 0 。( 2 ) 我国的选矿成本比美国、巴西高。他们利用船运至 亚洲的价格有时还低于我国的对外报价。 表1 1 21 9 9 6 - - 2 0 0 3 年我国进出口综合平均单价 ( 单位：美元t ) 表1 1 3我国1 9 9 6 - - 2 0 0 3 年高岭土的进出口总量和金额 我国进口高岭土主要来自美国、英国、巴西和捷克。进口的产品品种主要为 高质量造纸涂布级产品及高档应用产品。我国1 9 9 6 2 0 0 3 年高岭土的进出口总量 和金额见表1 1 3 。 1 2 1 4 存在问题及解决对策 目前，我国的高岭土资源开发、生产水平和综合利用水平还比较低，大型厂矿少， 1 7 2 内端乳胶漆中高岭十应用t 程硕十论文 小矿小厂多，初级产品多，高中级产品少，缺乏统一规划，一个矿山往往有多个小企 业你开我挖各行其事，挖富矿造成资源严重浪费。机械化水平较高、技术力量强的企 业较少，企业很少顾及资源的综合回收与利用。针对上述存在的问题，解决的对策是： ( 1 ) 要提高开采加工水平，搞好综合利用，注意保护环境；( 2 ) 要大力开展深度加工， 加速新产品的开发；( 3 ) 3 n 强应用研究，以市场为导向，大力发展外向型产品；( 4 ) 注 意适合高岭土加工工艺特点的专用设备的开发与研究，提高企业的机械化水平【1 6 。 j 。 我国高岭土工业要利用丰富的资源，重点发展深加工，开发新产品，从传统的应 用领域转向高科技、高效益领域，重点研制生产造纸、涂料高岭土和超细煅烧高岭土 等高附加值产品，力争把我国的高岭土工业办成既满足国内需要又能多出口创汇的产 业。 1 2 2 高岭土产业的发展趋势 纳米粘土目前在世界上是一个研究热点，这方面比较典型的是日本丰田中央研究 所开发研制并已工业化的尼龙6 层状蒙脱土纳米复合材料。在我国中国科学院化学研 究所、北京化工大学、四川大学等高校和科研院所许多研究人员从事这方面的研究， 并取得了显著成绩，但在我国尚未成功得到大规模工业化应用。 目前从国内外纳米粘土复合材料的研究和生产现状来看，大都以蒙脱石作为生产 纳米粘土的原料，采用插层复合的方法，但该方法工艺复杂，生产成本高，从而使其 推广应用受到限制。此外利用插层复合的方法，原料的选择性较小，并且主要在塑料 领域研究的较多，而在橡胶等其他领域研究的较少。如若生产出纳米粘土粉体，能够 方便地融入到传统的塑料或橡胶等聚合物生产工艺中，无疑将具有极大的市场应用潜 力和强大的生命力。 纳米高岭土是我国新近开发出来的新产品，虽然闯世不久，但已经显示出强大的 生命力和广阔的应用前景。该产品在不同应用领域优异的应用性能主要归因于其微细 的粒度；特殊的表面处理使其在有机聚合物中呈现良好的分散性；在水溶液种优异的 悬浮性能。 “双9 0 高纯高自超细煅烧高岭土，是将高岭土矿石进行超细粉碎后，经高温 煅烧改性，使其白度大于9 0 ，粒径小于2 p m 的颗粒大于9 0 的高档高岭土产品。 这类产品主要用于造纸、涂料( 包括航天飞机、高级轿车专用涂料) 及新材料等方面。 目前世界上能够生产该档次产品的仅有美国、英国等极少数国家，我国真正能够生产 该档次产品的企业几乎没有。 表面改性：无机矿物填料与有机高聚物基质的界面性质不同，相容性差，在基料 中难以均匀分散，直接或大量填充往往容易导致材料的某些力学性能下降。因此，必 工程硕。卜论文高岭十在内墙乳f i 交漆中席用研j 芒 须对粉体材料表面或界面进行改性处理，以满足现代高技术和新材料产业功能化要求 的需要。这已成为当今材料科学发展的一个重要方向。 近几年内，我国高岭土的生产和消费也基本趋于稳定并有可能略有增长，它的市 场将很大程度受到各消费领域发展的影响。陶瓷、石化等领域的产品将会平稳并略有 增长。造纸用高质量的水洗高岭土在我国内始终呈现供不应求的形势。 据预测，亚洲地区到2 0 1 0 年对高岭土需求的增长率为造纸2 3 ，陶瓷5 ， 催化剂6 ，塑料8 ，颜料5 ，橡胶6 ，水泥4 ，其它4 。我国对高岭土的 需求增长率将略高于亚洲地区的增长率。一 今后高岭土的消费量仍呈增长趋势，随着人民生活水平的提高，人们对日用陶瓷、 卫生瓷、建筑瓷的需求量越来越大；随着汽车工业的发展，涂料、塑料和橡胶的用量 也随之增长，从而促进了对高岭土的消耗。煅烧高岭土用于电缆的p v c ( 聚氯乙烯) 包层，以及家用聚乙烯膜中作功能材料也日益增多，这是高岭土用于聚合物工业中的 一个总的趋势。 总之，随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，预计世界对高岭土的消费 到2 0 1 0 年仍呈增长趋势，其需求年均增长率将大于3 ，且大部分用于造纸工业和陶 瓷、涂料、橡胶、塑料、耐火材料、聚合物等工业。 1 9 2 内墙乳胶漆中高岭土应用t 程硕l ：论文 2 内墙乳胶漆中高岭土应用试验 2 1 乳胶漆中填料的选择 2 1 1 填料简述 乳胶漆是以聚合物乳液为基料，加入颜料、各种助剂和去离子水，经特定加工 工艺制备而成。聚合物乳液和颜料构成分散相，水为连续相，乳胶漆分内墙和外墙两 大系列。颜料在乳胶漆中主要提供遮盖力和装饰性，填料可提高涂膜的机械性能和降 低涂料成本。颜填料在乳胶漆中所占的比例在多数情况下都是最大的。 填充颜料( 填料) 是通过研磨天然矿石，或通过化学沉淀后再加工精制和粒度分级 而制得的，其分离过程包括用湿法或干法筛分，浮选和离心分离。原料和加工工艺 可能影响其颜料性能。 填料从名称上看可能使人联想到：不具有大的重要性，其价值仅是供肤浅的研究 之用。但实际上，填料对大多数着色涂层的性能均有很大影响。因为填料类型多，性 能差异极大，大多数涂料配方人员尚未彻底搞清其性能和最佳应用场合。这种情况提 出了一个问题，就是利用专用型填料以提高涂料产品质量的可能性。 白色填充颜料是折光指数相当低的矿物性物料，互相之间的区别在于组成、粒径 和粒形，在有光和半光涂料中呈现出很低的遮盖性能，但在平光漆中却能在低成本的 基