重要无机涂料

重要无机涂料

来源：世界化工网：

无机涂料是涂料工业中最重要的组成部分。一般说来，以水溶液无机聚合物为粘结剂的涂料就叫无机涂料。在世界范围内，无机涂料占建筑涂料总量的40%左右。传统的石灰水，大白粉，可赛银等就是以生石灰，碳酸钙，滑石粉等为主要原料加适量东周胶配制而成的内墙涂刷材料。他们的耐水性差，涂膜质地疏松，易起粉，早已被以合成树脂为基础配制成的各种涂料所取代。但硅溶胶，水玻璃的出现，又赋予无机涂料以新的生命。80年代末我国开始研制，现已开始生产的以硅酸钾为主要粘结剂的JH80-1和以硅溶胶为主要粘结剂的JH80-2系列无机涂料，已成功地用于内外墙的建筑装饰。另外还开发了用于桥梁，石油钻井平台，石油贮槽，造船以及海洋及结构方面的无机富锌底漆，磷酸盐系列涂料以及适于涂覆陶瓷，玻璃，水泥制品，塑料，木材等表面上的新型陶瓷涂覆剂等。人么对无机涂料的要求也会越来越高，今后将趋于高装饰性，噶耐久性及高性能涂料的方向发展。

建筑涂料按其化学成分分为有机涂料和无机涂料两大类。尽管有机高分子建筑涂料具有粘结强度高，装饰性和韧性好等优点；但从防燃性，耐酸碱性，低温成膜性及节约能源，防污染方面看，无机涂料具有有机涂料无法达到的性能。概括起来无机涂料有以下特点:

①原料资源丰富，生产工艺比较简单，价格较低，节约能源，减少环境污

染；

②粘结力较强，对基层处理要求不是很严；

③材料的耐久性好，遮盖力强，装饰效果好；

④温度适应范围宽；

⑤颜色均匀，保色性能持久；

⑥有良好的耐热性，防火性，无毒等。

可见，无机涂料是一种极具发展前途的建筑涂料。

一、碱金属硅酸盐涂料

1.成膜特征与典型配方

碱金属硅酸盐（M2O·mSiO2·nH2O）又称水玻璃，常指硅酸钠，硅酸钾，硅酸锂，还包括硅酸按在内的四种水溶液。其中，常用的是硅酸钠和硅酸钾作为主要成膜物。他们的成膜特征见表7-2.

以硅酸钾为主要成膜物的建筑涂料耐水性较好，与水泥基层粘结牢固，又有较优异的耐候性，以及成膜温度低等特点，所以该类产品发展迅速，按目前国内使用时间较长的箭镞涂料进行比较，有工程实例可查的建筑外墙涂料，能坚持10年以上涂膜无大裱花的仅有2~3种，其中之一就是硅酸钾作为主要成膜物的涂料。

硅酸钾箭镞涂料的配方有多种，但基本配方相近，详见表7-3

一般情况下，由于硅酸锂价贵，很少使用于建筑涂料。使用多得是来源最容易，最廉价的硅酸钠，也有使用硅酸钾或硅酸钠，钾混合物的。

2.涂料固化成膜机理的探讨

有碱金属硅酸盐为基料所形成的涂膜，其固化成膜是个复杂过程，目前说法颇多，尚未定论，这里就常温固化问题进行探讨。

液体状的钠水玻璃不同于一般的无机盐水溶液，它是具有一定聚合度硅酸的

胶体溶液。

Na2O·m SiO2+(2m+1)H2O——→2NaOH+m Si(OH)4（1）

nSi(OH)4——→{Si（OH）4}n （2）其中聚合度n不等于模数m，一般n >m，且随着模数m的增加，则n更快地增加。

当钠水玻璃涂布于建筑物表面之后，一方面会与空气中二氧化碳发生反应，

有硅酸生成：

Na2O·m SiO2+2m H2O+CO2——→2NaCO3+m Si(OH)4 （3）另一方面，由于硅酸具有自聚合的特征，在加之水分的不断增啊，最后就聚

合成更大的涂膜。这种涂膜的结构和性能还与涂料的配方有关，更决定于涂膜形成过程中的酸碱度，是一种较复杂的物理，化学过

程。

整个涂膜固化过程，生成了大连的钠离子分散在涂膜之中。当涂膜遇水后，由于钠离子是易溶的，所以整个涂膜也就易于在水中离解。这就是涂膜的不耐水性，也是钠水玻璃为粘结剂的箭镞涂料的一大缺点，为了克服这个致命弱点，采用的方法就是通常所说的“水玻璃涂料的固化技术”，及采用添加固化剂的方法来促进涂膜固化，并最大限度地降低涂膜遇水发生离解。如钠水玻璃中同时存在过度金属氧化物，高活性SiO2时，再加入缩合磷酸盐，才会在涂膜的干燥过程中形成坚固的耐水涂膜。

可供选择的固化剂品种较多（如表7-4），可以使单组分，也可以事先进行复配。由于涂料是多组分的，这就又给固化剂的品种选择和用量带来更大的难度。固化技术现已成为无机硅酸盐涂料的关键技术，是生产厂家的保密终点。所有固化剂品种也已超出表7-4所列范围，此外，对填料，颜料及其他辅助添加剂的选择和用量，也是不能忽视的因素；制备的工艺过程和操作条件的控制显然同样是很重要的。还有很多待研究的课题需要努力去探索。

3.碱金属硅酸盐涂料实例

（1）NW-811无机外墙涂料NW-811无机外墙涂料是由基料，复合固化剂，填料，颜料，分散剂，增稠剂，表面活性剂和外罩剂等组成。

①材料的选择及其作用

基料：以纯钾水玻璃为基料生产的涂料其耐水天数测试为60~70天；以1:1钾，钠水玻璃或纯钠水玻璃为基料生产的涂料其耐水天数分别为纯钾水玻璃的1/2~1/3和1/10~1/20。本工艺选用钾水玻璃为涂料的基料。

固化剂：可以作为钾水玻璃涂料的固化剂见表7-4。这些固化剂有的具有早期固化作用，有的具有后期固化作用。固化剂往往一方面与碱金属粒子发生反应生成水不溶化合物，另一方面促进二氧化硅胶体进一步缩合成耐水涂

膜。设计固化剂配方时主要需考虑涂料的可使用时间及成膜性能，一种物质往往不能满足需要，常采用复合固化剂。NW-811无机外墙涂料使用缩合磷酸铝和氧化锌为主固化剂，另加辅助固化剂制备了复合型固化剂。

填料：可纳入钾水玻璃中的填料是无机涂层的骨架，可提高或给予涂层某种特性。常用填料有：滑石粉，石英粉，石英砂，云母粒，轻质碳酸钙，长石粉。

填料在涂料中的参量应有一定的范围，掺量不足或掺量过多。不但会使涂层的性能下降，而且会影响涂料使用以及成本，填料中各个品种之间的互相作用比例也要适当，否则会音响涂层的质感和装饰效果。为了保证涂层的性能和适用多种施工工艺，基料和填料（包括颜料）的重量配比宜在1:1~1：1.6之间。

助剂的选择

分散剂：六偏磷酸钠

增稠剂：羧酸基纤维素

表面活性剂：阴离子型表面活性剂

②涂料配方实例及工艺

配方实例：NW-811无机外墙涂料配方（重量比）

钠水玻璃100 填料85~135

颜料20~25 分散剂0.3~0.6

增稠剂2~6 表面活性剂0.3~0.5

复合固化剂6~8 外罩层30~40

NW-811无机涂料生产工艺流程示意如图7-1。