涂料填料，也称体质颜料，通常是白色或稍带颜色的、折射率小于1.7的一类颜料，具有涂料用颜料的基本物理性能和化学性能。由于折射率与成膜物质相近，在涂料中并不具有着色颜料的着色力和遮盖能力。但作为涂料中不可缺少的一种组成成分，填料除了起到填充作用，降低成本外，对大多数着色涂层的性能也有很大影响，如提高涂膜的耐磨性和刮伤性，降低涂料熔融流平时的流挂，提高防腐蚀性能，改进耐潮气性等。

来源：彩之韵化工颜料

目前市场上的涂料填料种类繁多，包括但不限于碳酸钙、硅酸盐、氧化锌和滑石粉等。每种填料都有其独特的物理和化学特性，使其在不同的应用中表现出不同的效果。因此，选择合适的填料类型对于优化产品性能和满足特定的应用需求至关重要。

无机填料的功能指标

为了让涂料有更好的使用效果，在选择填料时首先需要充分考虑粉体的白度、粒度、吸油量和微观结构等。

1、白度：粉体的白度是涂料最直观的一个功能指标，不同的体系对粉体的白度有着不同的要求。如白度达不到要求，那么产品的颜色就会发暗，进而会影响之后的调色效果。

2、粒度：一般填料的颗粒粒径越小，能够堆积的越紧密，则填充材料的力学性能越好，但颗粒粒径越小，实现均匀分散就越困难，不仅需添加助剂，加工成本提高，还会直接影响着色力、消色力、遮盖力、表面光泽度、流变性、产品耐久性等，所以要根据实际情况确定合适的粉体粒径，一般平均颗粒度以5um左右为好，最大颗粒度不宜超20um。

3、硬度：硬度是涂料填料的一种重要物理指标，直接影响着最终涂膜的机械性能。高硬度的填料可以提高涂膜的硬度、耐磨性以及抗刮擦性，但较高的硬度容易对物料所接触的加工设备与模具的表面造成严重磨损。相反地，硬度较低的填料则能够赋予涂膜较好的打磨性，但对涂膜的机械性能提升作用小。

常见涂料填料的莫氏硬度

来源：佐敦涂料(张家港)有限公司

3、吸油量：填料的吸油值反映了其很多物理性质的组合效应，如粒子形状、粒径分布以及比表面积。通常粉体吸油值越小，树脂吸附量越少，即可填充比例越高；反之粉体吸油值越大，涂料体系加工过程中粘度越高，加工能耗大大增加，涂膜性能也会受到很大影响，但体系中粉体填料不易沉降，有利于其贮存稳定性。

4、微观结构：填料的形貌通常有球形、片状、纤维或针状等。球形粉体具有最高的堆积密度和均匀的应力分布，可增加流动性和降低黏度。片状填料具有一定的增强性能和堆积密度，同时大的径厚比使其具有定向排列特性，平行于涂抹表面，能够有较大的反射面积，有利于取向且有较低的液体、气体、蒸气的渗透性。而纤维或针状填料则能够为涂膜提供更好的支撑作用，具有较高的强度，可以提高触变性。通常在使用过程中可将两种或多种填料相混合，取长补短，以获得比较理想的效果。

不同形貌的涂料填料

不同的填料在工业涂料中如何应用？

在涂料应用领域，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5种类型。不同的填料可以生产出性能各异的工业涂料。

1、碳酸盐类

用作涂料填料的碳酸盐主要有碳酸钙和白云石两种。

碳酸钙分为轻质碳酸钙（沉淀碳酸钙）和重质碳酸钙。重质碳酸钙粒径大且分布较宽，同时由于高品质的天然碳酸钙产品是以方解石为原料，白度也高。作为体质颜料填充于高PVC涂料中时，具有一定的干遮盖力，因此可以减少钛白粉的用量，同时也能为漆膜提供较好的强度、耐水性、干性、耐擦洗性，可降低涂料的粉化速率，改善浅色漆的保色性和增加抗霉菌性，但由于耐酸性差，妨碍了它在外用涂料中的应用。相比重质碳酸钙，轻质碳酸钙则具有更小的粒径和更窄的粒径分布范围、高的吸油量和亮度，可用在需求最大消光效果的地方。

白云石是镁离子与碳酸钙中的钙离子进行了部分交换而形成的，其密度及硬度要高于碳酸钙，具有改善涂料耐候性、吸油性和抗擦洗性等作用，且对于金属有防腐蚀作用，主要应用于工业保护涂料和船舶涂料中。

2、硅酸盐类

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形成层状、架状和针状结构。

层状硅酸盐类矿物填料包括滑石粉、云母粉以及高岭土，其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，赋予其良好的柔软度，尤其对于滑石粉（水合硅酸镁）而言，其莫氏硬度仅为1.0，是最软的矿物之一，应用于在工业涂料领域不仅可以提高涂膜的及抗裂性能，具有良好的打磨性，其片状结构的阻隔作用还能够提供良好的耐水、抗渗透性以及结构性黏度，起到防沉和防流挂的作用，同时延长了腐蚀物质的扩散路径，在制备工业防腐涂料上具有独特优势。而云母粉除了具有层状结构带来的一系列优点，还具有良好的绝缘性，同时其呈多层晶状的薄片体在涂料中的水平排列可阻止紫外线的辐射而保护涂膜，并进一步改善涂膜的致密性，有效防止水分渗透，从而提高了涂膜的耐水性、耐酸碱腐蚀性，一般在耐温和绝缘粉末涂料中使用，可作为纹理粉的填料用。

片状填料的防水防腐机理（来源：海扬粉体）

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。作为最典型的架状硅酸盐填料，长石粉是由带棱角的结节状粒子组成，莫氏硬度6-6.5，由于拥有低着色力，能够很好地突显颜料的本身的颜色；而在使用性能方面，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，广泛应用于海洋工程、船舶、重工业防腐、木器、装饰和粉末涂料等领域。

长石粉形貌

来源：佐敦涂料(张家港)有限公司

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，硅灰石就是最具代表性的针状硅酸盐类填料之一。硅灰石主要成分为偏硅酸钙，其长度为直径的13～15倍，纯度较高的硅灰石其外观为白色或乳白色，并且具有玻璃或珍珠光泽。其应用于工业涂料中主要有两个功能：一是利用粒子的亲水性，使水向这些颜料粒子中扩散要比向乳液粒子中扩散容易得多，干燥以后在融合的乳胶涂膜内形成微细的空气二氧化硅界面，提高涂膜的不透明性。二是利用纤维结构可在涂膜中重叠交联，能增加涂膜的封闭性能，还能使涂膜具有较强的反射紫外线的能力，提高涂膜的耐磨性和耐久性。

硅灰石形貌

来源：佐敦涂料(张家港)有限公司

纤维结构重叠交联提升涂料封闭性能

来源：佐敦涂料(张家港)有限公司

3、二氧化硅

二氧化硅填料包括结晶型二氧化硅、无定型二氧化硅等天然产品和沉淀法、气相法制备的人工二氧化硅两大类，常应用在耐热粉末涂料中。

在天然二氧化硅填料中，结晶型二氧化硅，即石英砂，具有高白、高纯、超细、粒均、高绝缘性、高导热性、高耐候性及耐酸碱性等，主要用于建筑真石漆的制备中。而无定型的天然二氧化硅则由于其较低的密度和多孔性，能够起到吸收和消除异味的作用，同时其具有的离子效应，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。

在人工二氧化硅填料中，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。而合成气相二氧化硅作为一种极纯的无定型二氧化硅，具有良好的增稠作用，提高涂层与基材之间的结合强度，在涂料中呈现一定的触变性，除此之外，气相二氧化硅还具有极强的紫外线吸收、红外光反射特性，填加在涂料中能提高涂料的抗老化性能。

使用二氧化硅填料后的涂料表面的光泽测试扫描电镜

（来源：赢创Evonik）

4、硫酸钡

硫酸钡为无色斜方晶系晶体或白色定形粉末，利用其高填充性和低吸油值，用于生产各种油性涂料、水性涂料中可使得成本明显下降，因此常用于制作厚膜底漆。而由于硫酸钡的许多性能指标（如比重、白度、吸油量、折射率、粒度等）与钛白接近，并且有较好的分散性、光泽感和适宜的粒径分布范围，适量添加在钛白粉中可控制钛白粒子之间距离，防止发生光学上的絮凝现象，从而达到减少钛白用量而不影响产品遮盖力的目的，尤其是利用人工生产的小粒径沉淀硫酸钡，还能使产品呈现处镜面一样的高光效果，常用于高光泽和丝光纹理漆的生产。除此之外，硫酸钡还能够吸收有害的X射线、Y射线等，是一种具有环保功能型的材料。

5、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。

涂料常用填料的应用效果

参考文章：

[1] 季兴宏.无机填料在涂料工业中的应用及研究进展[J].中国涂料.

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