Технология производства наполнителей

Наполнители получают из горных или осадочных пород, подвергая их отборке, обогащению, отмучиванию гидросепарацией от абразивных примесей, сушке, измельче­нию, сепарации и микронизации.

В процессах измельчения и микронизации проводят модифицирование — гидрофобизацию поверхности, добавляя 0,5—1,5 % ПАВ. Гидрофобизация поверхности мела, кальцита, каолина имеет двоякую цель. Прежде всего улучшаются технологические свойства самого наполнителя: повышается его подвижность — сыпучесть порошка, снижаются влажность, слеживаемость, «зависание сводов» при хранении в бункерах, появляется возможность автоматизированного дозирования и перевозки в цистернах в виде сухого порошка или водных нефлокулирующих пульп, содержащих 70—90 % твердого вещества. Гидрофобизированные наполнители легче смачиваются и взаимодействуют с пленкообразователями при изготовлении красок и шпатлевок. Так, гидрофобизированный 0,45% (масс.) синтетических жирных кислот (СЖК) природный мел в белой водоэмульсионной краске успешно заменяет 30 % диоксида титана, повышает стойкость эмульсий, укрывистость и блеск покрытий.

Природные наполнители даже после обогащения всегда содержат примеси сопутствующих пород. Особо чистые и высокодисперсные наполнители получают осаждением из очищенных от ионов Fe, Mn и других примесей растворов. Такие наполнители являются синтетическими.

Особое место занимает аэросил— синтетический диоксид кремния, содержащий не менее 99,8 % SiO2. Размер его частиц 0,015—0,10 мкм, Sуд=130‑380 м2/г. Аэросил получают гидролизом паров тетрахлорида кремния в пламени водорода при температуре более 11000C. Это произ­водство аналогично получению диоксида титана хлоридным способом.

Прозрачные, непористые, округлой формы коллоидные частицы аэро­сила имеют большой запас поверхностной энергии и легко образуют обратимые сетчатые коагуляционные структуры. Добавка всего лишь 0,5—1,5% (масс.) аэросила придает тиксотропность лакокрасочным материалам.

На поверхности частиц аэросила всегда имеются силанольные группы - Si—ОН, среднестатистическая плотность которых составляет 3 группы на 10 нм2 поверхности. Силанольные группы образуют водородные связи, и аэросил имеет гидрофильный характер; эти группы могут диссоциировать в воде, поэтому рН водной вытяжки 3,6—4,3. На поверхности могут происходить ионообменные реакции. Модифицирование поверх­ности аэросила, например диметилдихлорсиланом, придает ей гидрофобность. Такой модифицированный аэросил добавляют в количестве 1—2 % (масс.) в противокоррозионные краски, содержащие цинковую пыль, он придает краскам высокую седиментационную устойчивость, а покрытиям — водоотталкивающие свойства.

Аэросил, как и другие содержащие кремний соединения, попадая в легкие, вызывает фиброзные процессы — заболевание силикозом. Для уменьшения пыления аэросил выпускают в гранулированном виде с размером гранул от 5 до 40 мкм.

В прошлом использование наполнителей имело целью только удешевление лакокрасочных материалов или придание покрытиям необходимой толщины в случае применения органических пигментов с высокой красящей способностью; применялись наполнители также для шпатлевок. Сейчасзначение наполнителей как функциональ­ных пигментов непрерывно возрастает. Потребность в качественных наполнителях приближается к потребности в белых пигментах.