填料也稱(chēng)作填充劑、增量劑。某些填料同時(shí)又是體質(zhì)顏料。填料從名稱(chēng)上看可能使人聯(lián)想到：只是起填充作用，不具有大的重要性。但實(shí)際上，填料對(duì)大多數(shù)著色涂層的性能均有很大影響。在化工產(chǎn)品中，填料又稱(chēng)填充劑，是指用以改善加 工性能、制品力學(xué)性能并（或）降低成本的固體物料。其中可顯著提高制品強(qiáng)度的填料，如長(zhǎng)纖維和晶須等常專(zhuān)稱(chēng)增強(qiáng)材料，炭黑稱(chēng)補(bǔ)強(qiáng)填充劑。填料可用以調(diào)整涂料的光澤、質(zhì)地、懸浮性、粘度等，填料的主要類(lèi)型有碳酸鹽、硅酸鹽、硫酸鹽和氧化物。

實(shí)用填料的粒徑范圍一般是0.01～44μm，顆粒形貌有球形、針狀、纖維狀和片狀。填料粒子形態(tài)影響其包裝、涂膜的柔韌性和龜裂性等。粒徑和粒徑分布影響遮蓋力、粘度、涂膜孔隙度、介質(zhì)和表面活性劑需求量、光澤和細(xì)度等。下面將向讀者介紹幾種最常見(jiàn)且用量較大的涂料填料粉體。

1、碳酸鈣或白土：CaCO3

無(wú)論是內(nèi)用或外用涂料中，這是一類(lèi)最常用的填料，作用在于控制涂料的光澤、防霉、稠度和降低成本。碳酸鈣有天然和人工合成兩種類(lèi)型（也就重鈣和輕鈣），粒徑范圍極廣，0.05～44 μm都可適用。天然碳酸鈣用量很大，因其價(jià)格便宜，在有些用途中是相當(dāng)合適的。粒徑較粗的品種只限制用于膩?zhàn)印⑶犊p漿、金屬用底漆和其他高顔料份、要求流動(dòng)和粗糙面的制品中。粗粒徑碳酸鈣消光能力很低。中等粒徑品種主要用于內(nèi)用平光和半光涂料以及房屋用涂料。細(xì)粒徑品種用于印刷油墨。

天然碳酸鈣填料也廣泛地應(yīng)用于戶(hù)外房屋用涂料，可單獨(dú)應(yīng)用，也可與滑石粉配用。與滑石粉相比，天然碳酸鈣能降低粉化速率，改進(jìn)保色性，提高抗法染性能。上碳酸鈣是堿性物質(zhì)，在水基涂料中可起到緩沖劑作用，但不能與對(duì)堿敏感性彩色顔料一起共用，如鐵藍(lán)和鉻綠；也不能用于可能遇有水溶性鐵鹽或銅鹽之場(chǎng)合。碳酸鈣不能用于酸性催化的三聚氰胺聚酯烘漆，因?yàn)闀?huì)與催化劑發(fā)生中和反應(yīng)。

合成碳酸鈣（輕鈣）填料的CaCO3含量為98%～99%，其粒徑小，粒徑分布窄，吸油量高，亮度高于重鈣。優(yōu)質(zhì)的輕鈣粒徑范圍為0.03～8μm，正屬于膠體范圍。對(duì)于內(nèi)用乳膠漆和紙張涂層遮蓋力來(lái)看，其最佳粒徑約為0.2μm。輕鈣最適用于需要最高干遮蓋力的場(chǎng)合。經(jīng)過(guò)表面改性后，進(jìn)一步改進(jìn)了其濕潤(rùn)和分散性能，用于有光涂料中也無(wú)明顯失光傾向。在有些配方中能降低表面孔隙的滲透性，因而提高了頭道涂層的封閉作用。

2、硅酸鎂或滑石粉：2MgO·4SiO2·H2O

這是一類(lèi)貯量豐富的礦物，世界各地多有開(kāi)采，其晶型和相關(guān)物理特征隨產(chǎn)地不同而有區(qū)別，通常是各種晶型的混合物。工業(yè)生產(chǎn)的滑石粉對(duì)涂料性能的影響受其結(jié)構(gòu)類(lèi)型或混合物類(lèi)型、平均粒徑和粒徑分布的控制。因?yàn)榇蠖鄶?shù)滑石粉產(chǎn)品基本是纖維狀或片狀，所以其分類(lèi)也是以此為基礎(chǔ)的。纖維狀滑石粉戶(hù)外耐久性最好，但在涂料中流動(dòng)性較差，涂膜平整度也不足。片狀滑石粉能賦予涂料優(yōu)異的可刷性、流平性、涂膜平整度和保旋光性，也能賦予涂料或油墨一種“潤(rùn)滑”性能。粒狀滑石粉數(shù)量很少，但具有最好的粘附性和可磨性，這就表明其適用于可打磨的封閉漆或表層涂料。

粒徑較粗的滑石粉適用于一些要求粗糙涂膜或“有齒紋”的涂膜，例如內(nèi)墻用漆、底漆和縐紋漆。粒徑中等的品種(Hegman細(xì)度值大約為4)適用于房屋用漆，也可作一般填料使用。Heg man細(xì)度值為5～7的超細(xì)級(jí)滑石粉適用于控制半光涂料的光澤、稠度和流掛性能。滑石粉在 膠泥、裂縫填充劑和膩?zhàn)又杏昧亢艽?。特殊產(chǎn)品根據(jù)要求不同決定選用粗粒徑或細(xì)粒徑滑石粉。

滑石粉可應(yīng)用于多種工業(yè)涂料中，尤其是底漆。鋼材結(jié)構(gòu)用底漆可全部或部份用滑石粉，可改進(jìn)涂料的沉淀性、涂膜的機(jī)械力以及再涂覆性。許多制品和閃烘底漆和運(yùn)輸工具用漆優(yōu)先 選用滑石粉。包括滑石在內(nèi)的片狀硅酸鎂因其能提高打磨和抗水性能，所以適用于金屬底漆，其中抗水性能可能源自片狀粒子延伸了濕氣通過(guò)涂膜的途徑。

3、硅酸鋁或瓷土、高嶺土：Al2O3·2SiO2·2H2O

瓷土(高嶺土)類(lèi)填料的組成基本是硅酸鋁。 最初，瓷土作為一種廉價(jià)的填充料消費(fèi)于造紙工業(yè)，目前仍在大量應(yīng)用。近年來(lái)，生產(chǎn)商正使瓷土向適用于涂料工業(yè)發(fā)展。原先生產(chǎn)中只是簡(jiǎn)單地通過(guò)空氣干燥和浮選，現(xiàn)在已被水洗 、嚴(yán)格地粒度控制、煅燒和表面處理所代替，從而提高了產(chǎn)品的檔次。在這些改革中，煅燒是最重要的工序，所以規(guī)模很大。

瓷土粒子形態(tài)絕大部分是薄片狀，或六角形片狀物。用途最廣的品種粒徑大約10μm。所有 品種的瓷土都具有不同程度的親水性，化學(xué)上都是中性，非煅燒品種的吸油量為25～44，煅 燒品種為48～58。亮度為80%～92%反射值。由于其片狀體能增強(qiáng)涂膜機(jī)械力，所以瓷土能賦予涂膜柔軟性。如果用于房屋涂料，抗粉化性比滑石粉更強(qiáng)。瓷土已廣泛地應(yīng)用于金屬底漆，以提高其打磨性能。煅燒瓷土 在室內(nèi)平光墻面漆和需要平整涂膜的涂料中用量不斷增加。這類(lèi)品種的粒徑極細(xì)，用于彩色半光和有光涂料中能降低浮色和漂浮傾向。在溶劑型涂料中，有些品種瓷土容易沈底結(jié)塊， 但經(jīng)過(guò)煅燒和表面處理后的品種可克服上述弊端。由于瓷土親水，所以是水性涂料用的良好的填料，它們?cè)谒酝苛现芯哂泻芎玫膽腋⌒阅埽菀追稚⑶屹x予涂膜良好的刷涂和流平性。瓷土通常與其他填料一起配用。

4、硫酸鈣：CaSO4和CaSO4·2H2O

這類(lèi)填充顔料以?xún)煞N基本形態(tài)存在：無(wú)水石膏和石膏(或石膏粉)。在涂料工業(yè)中廣為應(yīng)用的 只有第一種形態(tài)。無(wú)水石膏可通過(guò)煅燒石膏而制得。無(wú)水石膏色澤明亮，在涂料中分散良好 ，可用于一些有光涂料以及要求其特殊性能的其他類(lèi)型產(chǎn)品中。無(wú)水硫酸鈣稍溶于水并形成石膏，所以在乳膠漆中應(yīng)用貯存時(shí)會(huì)形成細(xì)長(zhǎng)狀結(jié)晶體。然而正 是這種水溶性使其能與乳膠漆中某些組份反應(yīng)，因而無(wú)水石膏粉的應(yīng)用十分有限。

5、重晶石或硫酸鋇：BaSO4

實(shí)用的硫酸鋇填充顔料有兩種形態(tài)：研磨后的重晶石粉以及沉淀硫酸鋇。在通過(guò)研磨和漂洗工藝生產(chǎn)重晶石粉過(guò)程中，近期的進(jìn)展是改進(jìn)色相和細(xì)度；而且有優(yōu)異色相和更細(xì)粒徑的沈 淀法硫酸鋇在涂料工業(yè)中尚未大量應(yīng)用，因?yàn)榍罢咭涯軡M(mǎn)足要求，且成本更低。硫酸鋇的主 要用途是工業(yè)底漆，包括汽車(chē)底漆。因?yàn)槲土康停芏却螅罨蚯蛐谓Y(jié)構(gòu)，所以具有良 好的填充性能，有助于光澤并具有良好的保旋光性。硫酸鋇幾乎都用于頭道漆光澤很重要的這 類(lèi)涂料中?；瘜W(xué)隋性使其在高酸性條件下應(yīng)用的某引起需要抗化學(xué)性涂料中是大有價(jià)值的。

6、二氧化硅：SiO2

實(shí)用的二氧化硅主要有三種不同類(lèi)型：由石英進(jìn)行研磨和分級(jí)而制得的普通二氧化硅、硅藻土；合成二氧化硅（白炭黑）。

石英型或結(jié)晶型二氧化硅：用途相當(dāng)有限。這類(lèi)填料分散困難，容易沈底結(jié)塊。由于不 耐磨，所以在輥磨或球磨中研磨時(shí)會(huì)嚴(yán)重變色。它是木器填充劑中所用的主要填料，為此， 它具有良好的綜合性能，吸油量低導(dǎo)致收縮性也低，與基料不起反應(yīng)，涂膜粗糙度良好。

硅藻土或無(wú)定形二氧化硅：由于消光效果好，這類(lèi)二氧化硅用途很廣。其二氧化硅含量 大約為83%～95%。大多數(shù)產(chǎn)品是白色，少數(shù)是淺灰、淺粉或米色。表觀密度低，吸油量高， 加上不規(guī)則的結(jié)構(gòu)，這些綜合因素使其產(chǎn)生很高的消光效應(yīng)、增稠能力和良好的懸浮性能。 硅藻土廣泛地應(yīng)用于內(nèi)用平光墻面涂料。由于孔隙多，質(zhì)地脆，所以對(duì)平光墻面涂料的去污 和耐擦洗性能有負(fù)面影響，但比其他多數(shù)填料在磨擦和洗滌之后更能增亮光澤。這類(lèi)二氧化 硅也已用于戶(hù)外房屋涂料消光，有報(bào)道說(shuō)有助于綜合耐久性，具體應(yīng)用比例根據(jù)稠度、刷涂 性和流動(dòng)性結(jié)果而定。制漆中不用研磨只用高速攪拌或卵石磨進(jìn)行簡(jiǎn)短分散是有利的，否則 ，這種二氧化硅的脆性粒子可能被破壞，從而大大降低其消光能力和在涂料中的懸浮性能。 由于在涂料生產(chǎn)中二氧化硅粒徑明顯降低是不現(xiàn)實(shí)的，所以仔細(xì)選擇硅藻土的品牌并用Hegm an計(jì)測(cè)定細(xì)度是非常重要的。

合成二氧化硅：這也是一種無(wú)定形二氧化硅，通過(guò)合成法生產(chǎn)，消光能力很強(qiáng)，適用于硝基噴漆、清漆和磁漆以降低光澤。

7、云母：K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O

云母中包含有組成和性質(zhì)各不相同的幾種礦物，由上式表示的白云母是云母粉填料常用的原 料。云母以象書(shū)本一樣多層晶狀薄片體形式存大于自然界。當(dāng)?shù)V石在壓縮空氣作用下剝離成 碎片，再經(jīng)過(guò)濕磨和干粉便制得云母填料。濕磨后品種用途最廣，粒徑相當(dāng)大，約為325目( 43μm)。也有粒徑僅為5～10μm的品種。

云母具有獨(dú)特的片狀結(jié)構(gòu)，這是其賦予涂膜特殊性能的根本原因，包括增強(qiáng)涂膜的機(jī)械力， 增加水份或濕氣滲透過(guò)涂膜所必須通過(guò)的路徑的長(zhǎng)度。在油性房屋用漆中加入少量云母粉可 防止產(chǎn)生裂紋；在墻用乳膠漆中也具有防裂和改進(jìn)洗刷性功能。云母粉在涂料中的用量比例 一般很低，只有顔填料總量的5%。少量云母可作為一些美國(guó)聯(lián)邦規(guī)格結(jié)構(gòu)鋼材底漆的一種特 殊組分，能提高耐鹽霧性和耐久性。在戶(hù)外涂料中，云母通過(guò)反映光線而賦予涂膜亮光，這對(duì)于有些產(chǎn)品是很重要的。

8、硅酸鈣：CaSiO3

由硅灰石制得的硅酸鈣具有針狀結(jié)構(gòu)，良好的亮度和很低的吸油量，適用于油性房屋涂料， 平光或半光內(nèi)用涂料和乳膠涂料。其pH約為9.9，在堿性條件下的乳膠漆中能起到緩沖作用。

合成硅酸鈣是一種水合硅酸硅酸鈣，由硅藻土和石灰經(jīng)水熱反應(yīng)制得。粒形可由“圓形”到 針狀而變化。所有品種的平均粒徑都為1.6～3.8μm，屬于膠體范圍。其較好的品種為白色 。這類(lèi)填料性能比硅藻土優(yōu)越，其極高的吸油量意味著具有很強(qiáng)的消光能力和高干遮蓋效應(yīng)。在涂料中應(yīng)用比例不大，只有填料總量的10%。其吸水量特高，推薦用于乳膠漆。

小結(jié)：涂料用非金屬礦物填料種類(lèi)繁多，不僅限于以上幾種。同時(shí)以上幾種非金屬礦物填料也不僅用于涂料行業(yè)，還廣泛應(yīng)用于各種高分子材料、造紙等領(lǐng)域。隨著塑料、橡膠、紙張、涂料等行業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)非金屬礦物填料的需求也越來(lái)越大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前我國(guó)非金屬礦物填料行業(yè)總產(chǎn)量已經(jīng)突破2000萬(wàn)噸，市場(chǎng)容量巨大。