纳水玻璃涂料

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钠水玻璃涂料的固化技术及其应用
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钠水玻璃粘结性好, 与水泥基材有非常牢固的密着力, 成膜硬度大,耐老化、不燃无烟, 加以适当填料可耐1000℃的高温。钠水玻璃涂膜静电尘埃附着少, 霉菌难于生长。由于钠水玻璃有着有机材料所没有的优越性, 加之资源丰富、价格低廉, 因此作为一种新的无机粘结材料, 再次成为人们研究的对象。
1 钠水玻璃涂料的固化技术及应用
钠水玻璃分子式:N a2O ·nSiO 2+ m H2O , 其结构式: N a—O ` SiO—O e N a+ m H2O。n 为模数, 其值越大耐水性越好, 而粘结性越差。n 是钠水玻璃的一个重要技术指标, 其计算方法: n
=SiO 2àN a2O à ×1. 032, 1. 032 是SiO 2 和N a2O 分子量之比。钠水玻璃的另一技术指标是比重d 或波美度B °。二者之间的关系是B °= 145-145d。建筑涂料使用的水玻璃一般以n· 3,B °· 40 为宜。从结构式看出, 由于分子两端的N a+ 可以游离而进入溶液, 所以钠水玻璃可溶于水。耐水性差是钠水玻璃作为无机粘结剂的最大缺点。半个多世纪以来, 研究者们围绕提高钠水玻璃的耐水性做了大量的工作。钠水玻璃涂料的产生和发展与其固化技术紧密相关。目前钠水玻璃涂料的固化技术可分为两大类。一类是加热固化, 另一类是固化剂固化。
了涂膜的耐水性, 而且还可节省一定量的聚乙烯醇和填充料。
可溶性的金属盐与钠水玻璃反应式如下(以M gCl2 为例) :N a2O õ nSiO 2 + m H2O + M gCl2 2N aCl + M g (OH) 2↓ + nSiO 2õ (m - 1)H2O
我们曾对金属无机盐改性钠水玻璃进行了较深入的研究, 1987 年和1991 年分别研制出两个系列的涂料品种, 聚乙烯醇用量降至16kgöt 涂料, 各种性能指标均达到或超过106 涂料部颁标准。该项技术在省内外推广十几个厂家, 厂方收到明显的经济效益。用可溶性的金属盐改性钠水玻璃的过程中, 不同的金属盐对钠水玻璃种类要求不同, 无机
(1) 氟硅化物
本世纪四十年代, 普遍使用氟硅酸钠作为固化剂。其水溶液显弱酸性(pH · 3) , 和水玻璃
水解出的碱发生反应, 使水玻璃的水解向生成硅酸溶胶的方向进行,改性后的涂膜耐水性很好。其反应可用下式表示:
2 (N a2O õ nSiO 2) + N a2SiF6 + m H2O 6N aF + (2n + 1) SiO 2õm H2O
N a2O õ nSiO 2 + (2n + 1)H2O 2N aOH + nSi(OH) 4
nSi(OH) 4 [Si(OH) 4 ]n- 2nH2OSiOO SiOSi O Si
加热固化只能局限于建筑装饰板涂膜的处理, 对于建筑物内外表面大面积的涂膜就难于奏效了。
固化剂固化
很多物质可使钠水玻璃固化, 这些物质称为固化剂或硬化剂。固化剂可分为五类。
铝盐与钙盐改性相比, 由于生成的A l (OH) 3 是一种无定形的凝胶状沉淀, 其粘结力、悬浮性均比Ca (OH) 2 好, 因此用铝盐改性的涂料比用钙盐的性能更为优越, 同时聚乙烯醇的用量可以进一步降低。当前在聚乙烯醇价格增至25, 000 元ö吨的形势下, 就更加显示了这种改性的
优越。
(5) 有机化合物
量...
外墙腻子作为外墙涂料涂饰不可或缺的配套材料,长期以来,腻子仅仅被当作基层找平和填补的配套材料,腻子开发往往只注重其施涂性和找平性,而忽略了其柔韧性、保水性、耐水性、抗裂性等性能指标对涂装效果和长期耐久性的重要影响。因此,开发柔性较高、抗开裂性优异、耐水性较强、易于施工、性价比较高的外墙腻子势在必行。本文以水泥为主要粘结基料,选用石英砂、重钙、滑石粉等为填料配制外墙粉体腻子,通过掺入可再分散乳胶粉、纤维素醚、木质纤维等功能助剂,研究其综合性能,最终研制出一种施工性好、开裂性优良、粘结强度高的高性能环保型粉体腻子。首先,对基料和填料之间的配比进行初步研究,分析组成原料对腻子抗裂性能的影响,通过正交试验的结果分析,确定最优配合比。其次,通过掺入可再分散乳胶粉、纤维素醚、木质纤维对腻子的粘结强度、抗开裂性及吸水量、保水性、耐水性、耐碱性等性能进行综合分析研究,确定高性能建筑外墙粉体腻子的最终配方。综合性能测试分析表明,本文研制的粉体腻子施工性好,粘结强度高,尤其是冻融循环后粘接强度提高较大,抗开裂性优异。最后,借助电子扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDXA)等现代化检..
在改性过程中, 使用的酸量越多, 生成的硅酸溶胶浓度越大, 耐水性越好。但硅酸溶胶浓度过大, 胶体存放时间短, 涂料不稳定。因此酸改性一般用在耐水性要求不高的内墙涂料较多, 产品多为钠水玻璃、聚乙烯醇类。涂料为单组份ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ装, 涂膜性能指标、涂料贮存性、施工性能均好。
(4) 金属氧化物和可溶性的金属盐
金属氧化物有氧化锌、氧化镁、氧化钙等。可溶性的金属盐为锌、钙、镁、铝等多价金属的碳酸盐、硫酸盐和氯化物。这类固化剂与钠水玻璃反应, 除生成硅酸溶胶外, 还生成一种不溶于水的白色胶状沉淀。这类沉淀不但悬浮性好, 而且具有一定的遮盖能力。因此这类改性不但提高
(3) 无机酸
从理论上讲, 凡能提供H+ , 并能保证一定的H+ 浓度的酸均能对钠水玻璃进行固化处理,如盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸。从价格和来源等各方面综合考虑, 使用最多的是硫酸和盐酸。酸和钠水玻璃发生反应生成硅酸溶胶, 以盐酸为例反应式如下:
N a2O õ nSiO 2 + m H2O + 2HCl 2N aCl + nSiO 2õ (m + 1)H2O
盐用量不同, 所采用的工艺路线也有所不同, 忽视了任何一点都将导致改性技术的失败。
用钙盐改性时不可使用芒硝制的水玻璃, 因为这种水玻璃含有大量的SO 2-4 。由于
Ca (OH) 2 比CaSO 4 的溶解度(S ) 大很多(25℃时S Ca (OH) 2= 2. 2 ×10- 2mo löL , S CaSO4 = 3. 6×10- 4mo löL ) , 钙盐与SO 2-
随着有机酸盐PH的增加,涂料体系的弹...
钠水玻璃富锌涂料是一种新型、经济、高效的钢铁防腐蚀涂料,它利用配方体系中的基液(硅酸钠溶液)与金属基体之间产生的物理化学作用力而粘附在金属基体上。钠水玻璃富锌涂料具有防腐蚀性能优异,耐久性好,成本低,无挥发性有机化合物排放(VOC)等诸多特点,已成为现代涂料的重要发展方向。虽然钠水玻璃富锌涂料具有许多优异性能,但由于其成膜后耐水性能差,影响了涂膜的防腐蚀质量,使得其实际工程应用比较有限。针对这一问题,本论文采用两种新型改性剂(氯化铝和磷酸二氢铵)对钠水玻璃进行改性研究,制备出了综合性能优异的富锌涂料。然后通过对改性后涂料体系的基本性能测试,静态及动态流变学测量,模型拟合,傅立叶红外(FTIR)、光学显微照相测试,得出以下结论: 1.通过对氯化铝改性钠水玻璃富锌涂料的耐水性、耐热性、耐盐性以及耐冲击性等基本性能的研究,得出氯化铝改性钠水玻璃富锌涂料的最佳配方为40克(36%)钠水玻璃+59.4克蒸馏水+0.60克AlCl3+200克锌粉;氯化铝改性钠水玻璃富锌涂料为剪切变稀流体;粘度与时间的关系符合Kamal模型;粘弹性模量与温度之间的关系可用多项式拟合;粘弹性模量随改性剂氯化铝加
涂料标准、配方下载
新型无机涂料的制备及其应用
1 前言
无机涂料主要是指以硅酸盐和磷酸盐类化合物作为粘结剂 , 加入各种颜、填料、助剂、固化剂配制而成的涂料 , 其中硅酸盐高分子化合物又可分为碱金属硅酸盐和硅溶胶。这种以无机粘结剂作为成膜物质的涂料具有成膜温度低、其涂膜具有优良的耐候性、在紫外光作用下非常稳定、良好的耐热性、遇火不燃、较好的耐污染性、不易吸灰、能保持明快的装饰效果、在制作与使用过程中无挥发性有机物产生、不会污染环境、原材料资源丰富、成本低廉等一系列优点 , 因而得到了广阔的工业应用 , 其市场前景 , 社会、经济效益十分诱人。
(2) 缩合磷酸盐
本世纪六十年代以来, 常使用缩合磷酸盐作固化剂, 多数为磷酸铝、磷酸锌和磷酸镁的缩合物, 缩合程度、固化温度各不相同。常温下以三聚磷酸铝使用最为普遍。使用前混合均匀, 限制在一定时间内用完。水玻璃涂料和固化剂为两组份包装。缩合磷酸铝呈弱酸性, 水解释放出的质子使水玻璃凝胶化, 生成硅酸溶胶。释放出质子后的缩合磷酸铝与水玻璃中的N a+ 生成难溶于水的复盐, 使N a+ 被固定。国内对缩合磷酸铝的研究较多, 也曾见过这种两组份包装的外墙涂料。涂膜的耐水性取决于磷酸铝的缩合度, 缩合度又与配料比和焙烧温度有关, 一般配料比∶A l2O 3∶H3PO 4= 1∶1. 5～ 3, 焙烧温度为500～700℃, 焙烧时间为8～ 12 小时。这种外墙涂料耐水性虽好, 但装饰性、施工性差, 两组份一旦混合必须在短时间内用完。这些不足之处还有待不断完善提高。
象。使用涂—4 杯粘度计控制涂料稀稠度时, 应以冷至室温时为准, 一般粘度为40 秒左右适宜涂刷。
用铝盐改性时, 对钠水玻璃品种没有特殊要求, 因为SO 2-4 的存在不影响A l (OH) 3 沉淀的生成, 所以使用芒硝制的水玻璃同样可以得到良好的改性效果。A l (OH) 3 沉淀的溶解度不随温度变化, 涂料没返稀现象, 稀稠度易控制。在用铝盐改性时, 加料时间的控制是至关重要的, 因为无定形A l (OH) 3 的溶度积常数值很小(K sp= 1. 3×10- 33) , 所以改性时正反应进行的趋势很大, 如果水玻璃加入迟缓, 铝盐将会与改性聚乙烯醇的水玻璃反应, 破坏了聚乙烯醇的改性, 从而导致涂料粘度大大降低, 涂膜掉粉。
据有关资料介绍, 乙二醛, 乙二醇二醋酸纤维素可在水玻璃中离解出有机酸, 使钠水玻璃胶化。近年来有机偶联剂、络合剂种类不断增多, 这些有机物具有较强的络合能力, 能对水玻璃中的N a+ 有较好的固定作用。这方面的固化技术正在开发研究之中。
2 结束语
随着建筑行业的发展, 涂料品种不断增加, 就中小城市和乡镇农村, 内墙涂刷仍以中低挡__涂料为主。因此研究价格低廉的钠水玻璃涂料的改性技术很有实用价值。国外由于建筑的密集化、高层化, 加之石油资源的不足, 无机涂料也正受到人们的重视, 因此研究水玻璃涂料的固化技术也是十分必要的。
4 生成CaSO 4, 而不是Ca (OH ) 2, 因此导致涂料粘度减小, 附着力
差, 涂膜易掉粉。由于芒硝价格比纯碱低廉, 乡镇厂家生产的水玻璃大部分使用芒硝, 所以钙盐改性的方法在使用中受到一定限制。
使用纯碱制的水玻璃用钙盐改性时, 除了生成硅酸溶胶外还生成白色的Ca (OH) 2 沉淀。Ca (OH ) 2 的溶解度随着温度升高而降低(0℃时S = 0. 185gö100ml 水,100℃时S = 0. 077gö100ml 水) , 涂料生产时罐中温度高于室温, 因此从反应罐放出的涂料冷至室温后有返稀现
加热固化
常温下涂料中的水份蒸发, 水玻璃中的硅酸阴离子聚集成膜,N a+ 无规则地分布在涂膜中。涂膜中存在较多的Si—OH 键, 遇水易溶, 涂膜破坏。当温度升高时, 钠水玻璃的水份大量蒸发, 而且Si—OH 键之间相互脱水缔合, 形成Si—O —Si键, 这是耐水性极好的三维结构的涂膜。N a+ 处于三维结构膜的封闭状态中, 遇水不溶。固化温度升至200℃以上, 即可得到耐水性极好的涂膜。成膜过程可用下列反应表示3 :
钠水玻璃富锌涂料具有防腐蚀性能优异,耐久性好、成本低和低挥发性有机化合物排放(VOC)等诸多特点,但是由于其成膜后耐水性能差,影响了涂膜的防腐蚀质量,使得其实际工程应用比较有限。针对这一工程难题,本论文采用三种有机酸盐改性剂(乙酸铵、草酸铵和柠檬酸铵)对钠水玻璃进行改性,制备出了综合性能优异的富锌涂料。通过对改性后涂料体系的基本性能测试,光学显微照相,傅立叶红外(FTIR),静态及动态流变学测量和模型拟合,结果表明:经乙酸铵、草酸铵和柠檬酸铵改性后,钠水玻璃无机富锌涂料的基本性能有明显提高,尤其是提高了耐水性能,达到了改性目的;通过对钠水玻璃富锌涂料的基本性能的测试,得到乙酸铵、草酸铵和柠檬酸铵改性钠水玻璃富锌防腐涂料的最优配方;光学显微照相观测结果显示膜结构和抗腐蚀能力大大增强;FTIR测试结果表明有机酸盐的加入促进了硅酸锌涂膜的形成;静态流变学测试显示乙酸铵、草酸铵和柠檬酸铵改性钠水玻璃富锌涂料均为剪切变稀流体,粘度随温度的升高而减小,粘度与时间的关系符合Kamal模型,剪切力随剪切速率的增加而减小;动态流变学测试得到角频率扫描曲线G'～ω,G"～ω,结果显示