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本标准编号为 D1199-86(2020 年重新批准),由美国材料与试验协会涂料及相关涂层材料委员会(D01)下属颜料规格分技术委员会(D01.31)直接负责。标准最初于 1986 年批准,后经多次修订与重新确认,现行版本于 2020 年发布。标准的主体内容涵盖两类高含量碳酸钙颜料:第一类为沉淀碳酸钙(PC型),通过化学完全溶解或石灰碳酸化工艺制备,具有纯度高、晶型可控的特点;第二类为研磨天然碳酸钙(GC型),由天然含碳酸钙矿物经细磨加工而成,成本相对低廉。
标准基于颜料颗粒细度划分出六个等级(Ⅰ级至Ⅵ级),但正文中详细描述了五个等级(Ⅰ级至Ⅴ级)的明确技术要求,第六级通常指超细或特定用途的级别。规范适用于涂料、塑料、油墨、填缝剂等行业中作为体质颜料或功能填料使用的碳酸钙产品。标准引用了多项测试方法,包括化学组成分析、吸湿性测定、吸油量测试、粒度分布表征以及反射率测量等,构成完整的技术评价体系。
本标准与碳酸钙原料的化学分析标准 C25、颜料吸湿性测试方法 D280、吸油量试验 D281、铝硅酸盐颜料分析方法 D718、颜料粒度特征报告规程 D1366、白色体质颜料水筛分析方法 D3360 以及不透明试样的反射率测试方法 E97 等紧密关联,使用者应结合这些方法来全面验证产品是否符合规格要求。标准强调国际标准化原则,遵循世界贸易组织技术性贸易壁垒委员会制定的国际标准开发原则。
由于 D1199-86 本身属于产品技术规范而非试验方法标准,其符合性判定依赖于一系列引用的标准试验程序。化学组成分析按 C25 方法进行,该法采用滴定与重量法测定碳酸钙含量及杂质(如镁、铁、铝等)的百分比,确保颜料中碳酸钙占比满足表 1 的要求(通常沉淀型含量高于 98%,研磨型不低于 95%)。
吸湿性(即挥发物含量)按 D280 方法测试,将样品在 105℃条件下干燥至恒重,计算失重百分率,以控制水分及其他受热逸出物质的总量。吸油量按 D281 试验,采用刮刀混合法用亚麻仁油滴定颜料粉末至形成黏稠糊状,记录所耗油量,该参数直接影响涂料配方中颜料体积浓度的设计。
粒度分布的测定原按 D3360 水体沉降法执行,尽管该方法已撤销(2003年),但标准文本仍保留其作为历史依据;建议采用现代激光衍射或筛析法。具体要求是:根据等级不同,规定 325 号标准筛(45 微米孔径)的筛余量上限,以及最大比表面积直径。比表面积直径(SSD)的计算依据 D1366 规程,通过氮气吸附或空气渗透法测定比表面积,再换算成等效球体直径。该指标直接反映颜料的遮盖力、分散性和填充性能。
标准中化学成分的要求列于表 1(原文为 Table 1,因摘录有限未显示具体数值),通常要求碳酸钙含量不低于 95%,酸不溶物、氧化镁、三氧化二物等杂质有上限。以下表 1 汇总了标准所引用的检测方法体系,方便技术人员选配试验方案。
| 🟦 编号 | 📏 中文名称 | 📐 测试内容 |
|---|---|---|
| C25 | 石灰石、生石灰与熟石灰化学分析方法 | 碳酸钙及杂质含量 |
| D280 | 颜料吸湿性(及其他受热挥发物)测定方法 | 水分、挥发性物质 |
| D281 | 颜料吸油量测定(刮刀揉合法) | 吸油量(g/100g) |
| D718 | 铝硅酸盐颜料分析方法 | 硅、铝等组分含量 |
| D1366 | 颜料粒度特性报告规程 | 比表面积直径计算 |
| D3360 | 白色体质颜料水筛粒度分布测定(已撤销) | 湿法筛析粒度分布 |
| E97 | 不透明试样 45°0°定向反射系数测定(已撤销) | 亮度、白度 |
细度等级是标准最核心的指标,下表列出五个等级的详细要求。表中“325 号筛余量”指通过 45 微米孔径标准筛的残留质量分数;“最大比表面积直径”为以比表面积推算的等体积球体直径,反映了颗粒的粗化程度。
| 🟦 等级 | 📏 典型用途 | 📐 325号筛(45 μm)最大筛余量/% | 🎯 最大比表面积直径/μm | ⚡ 其他限定 |
|---|---|---|---|---|
| Ⅰ级 | 细涂料(Fine Paint Grade) | < 0.05 | 2.5 | 基本通过 15–20 μm |
| Ⅱ级 | 粗涂料(Coarse Paint Grade) | < 0.5 | 6.0 | 颜料价值低于Ⅰ级 |
| Ⅲ级 | 填料级(Filler Grade) | < 25 | 9.0 | 10–45 μm 占主 |
| Ⅳ级 | 腻子粉末级(Putty Powder Grade) | — | 12.0 | 200号筛(75 μm)余量 ≤ 30% |
| Ⅴ级 | 超细级(Superfine Grade) | — | — (见注) | 天然研磨石灰石,含大量亚微米颗粒 |
碳酸钙颜料在涂料工业中主要用于调整体积浓度、降低配方成本并改善涂膜机械性能。Ⅰ级(细涂料级)适合面漆与光泽体系,其最大比表面积直径仅 2.5 μm,赋予漆膜极佳的平整度与遮盖力;Ⅱ级(粗涂料级)多用于底漆或平光涂料,能提高打磨性。在塑料制品中,Ⅲ级与Ⅳ级常用作聚氯乙烯、聚丙烯的填充剂,利用其粗颗粒提供刚性,但需关注分散均匀性以避免应力集中。
质量控制的要点包括:水分含量不宜超过 0.2%(按 D280 测定),防止涂料储存时结块或产生气泡;对 PC 型颜料需重点检测其晶体形态(方解石或文石),不同晶型影响吸油量和活性;GC 型则要监控天然原料中石英等杂质含量,避免磨损加工设备。在验收时,买卖双方应就表面处理剂(如硬脂酸、钛酸酯偶联剂)的类型及用量达成协议,因为表面改性会显著影响颜料在有机基材中的润湿与分散。
标准中未强制规定反射率(白度)指标,但工程应用中常参照 E97 方法(45°0° 定向反射法)测量亮度,一般要求大于 90%。对于要求高白度的涂料,建议选用 PC 型或经浮选的 GC 型产品。此外,引用的 D3360 水体沉降法虽已撤销,但其提供的粒度分布曲线仍可作为质量控制的历史参考,除非行业协议另定新方法。