无机建筑涂料的研究与进展

Ｔ ｅＲｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ Ｐ ｏ ｒ ｓ ｆＩ ｏ ｇ ｎ ｃ Ｂ ｉ ｉ ｇ Ｃｏ ｔｎ ｈ ｓ ａ ｃ ｎ ｒ ｇ ｅ ｓｏ ｎ ｒ ａ ｉ ｕ ｌ ｎ ａ ｉ ｇ ｄ
Ｔ ＡＮ ｅ ＺＨＯＵ ｅ，ＷＡＮＧ Ｌ Ｉ Ｚｈ ｎ， Ｙ ｉ—ｗｅ ｎ
（ ｃｏｌ ｆ ｈ ｍ ｃｌ ｎ ｎｒｙ Ｚ ｅｇｈ ｕＵ ｉ ｒｉ Ｚ ｅ ｇｈ ｕ ４ ０ ０ ， ｈｎ ） Ｓｈ ｏ ｏ ｅ ｉａ ａ ｄＥ ｅｇ ， ｈ ｎ ｚｏ ｎｖ ｓｙ， ｈ ｎｚｏ ５ ０ １ Ｃ ｉａ Ｃ ｅ ｔ
中对无机建筑外墙涂料的分类 ， 无机建筑外墙涂料 以基 料被 分成两 大类 。其 中一 类是 以碱 金属 硅 酸盐
（ 酸钾 、 酸钠 、 酸锂 或 它们 的 混 合 物 ） 人 相 硅 硅 硅 加 应 的 固化 剂或合 成 树脂 乳液 为基 料 制 成 的涂 料 ； 另
一
硅钾 羞 后膜耐性’较的 酸 膜涂的水好 有好 具 粘
作者简介 ： 田震（ ９ ０ ） 江苏 宿迁人 ， １９ 一 ， 本科 ， 主要从事化学工艺的研究。
第 ５期
田
震， ： 等 无机建筑涂料 的研究与进展 表 １ 硅口 涂料分类 。
种 类 特 钲
・ ４ｌ・
无 机 建 筑涂 料 的分类 方 法 有 很 多种 ， 照建 筑 按 工 业行 业 标准 Ｊ ／ ２ Ｇ Ｔ６—２０ ｛ 墙无 机 建 筑 涂 料》 ０２ 外
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｒｅ ｉｗｅ ｈ ｏ ｏ ｉ ｏ ｆ ｉｏ ｇ ｎ ｃ ｂ ｉ ｉ ｇ ｃ ａｉ ｇ ｓｒ ｃ ： ｖ ｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｓ ｉｎ ｏ ｎ ｒ ａ ｉ ｕ ｌ ｎ ｏ ｔ ，ｍｏ ｉ ｃ ｔ ｎ ｍｅｈ ｄ ， ｉ ｄ ｉ ｏ ｔ ｄ ｎ ｄ ｆ ａｉ ｔ ｏ ｓ ｎ ａ ｄ ｔ ｎ， ｉ ｏ ｉ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｔ ｅ ｅ ｉｔ ｇ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｕ ｔ ．Ｉ ｏ ｇ ｎ ｃ ｃ ａｉ ｇ ，ａ ｔ ｇ ａ ｉ ｄ ｏ ｎ ｉ ｎ ｎ ａｌ ｒ ｎ ｌ ｎ ｒ ｕ ｅ ｈ ｘｓｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｒ ｓ ｌ ｏ ｎ ｓ ｎ ｒ ａ ｉ ｏ ｔ ｓ ｃｉ ｓ ａ ｋ ｎ ｆｅ ｖｒ ｍｅ ｔｌ ｆｉ ｄ ｙ ｎ ｎ ｏ ｙ ｅ
展。
在 涂料工业 中建 筑涂 料作 为一 个重要 的组 成部 分 ， 能为建 筑物表 面起 到装 饰作 用 、 护作 用和 特 其 保 种功 能作用 ， 对美化 城 市 环 境 和 发 展城 市 具 有 举 足 轻 重 的作用 。 目前 ， 欧美 、 日本 等发 达 国家 的涂料工 业发 展 已处 于成熟 时期 ， 筑 涂 料 在 涂 料工 业 发 展 建
作 为辅 助成膜 物 质 与无 机 基 料复 合 使 用 ， 来填 充 在
水玻璃用作涂料基料时 ， 其耐水性不 良是其性
・
４ ・ ２
山 东 化 工 Ｓ Ａ Ｄ Ｎ Ｈ Ｍ Ｃ ＬＩ Ｄ Ｓ Ｒ Ｈ Ｎ Ｏ Ｇ Ｃ Ｅ ＩＡ Ｕ Ｔ Ｙ Ｎ
２１ ０２年第 ４ １卷
一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｓ —Ｏ—Ｓ 一网状 结 构 中 的间 隙 ， ｉ ｉ 以达 到屏 蔽 Ｎ ａ
钠 由于其在粘结性和成膜性上优异的性能以及比较 低 的价格 ， 实 际 中得 到 了较 为广泛 的应用 。 在 ２ １２ 水 玻璃 固化 ．．
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室温下干燥水玻璃含有 “ 自由水 ” 结 合水” 和“ ， 结合 水 又包 括 以氢 键 和 聚合 单 元 粒 子 表 面 ＳＯ ｉＨ
研 制 出了特制 液态硅 酸钾 为 主要成 膜物质 的新 型无 机 建筑涂 料 ， 后 ， 国在无 机 建 筑 涂 料 、 机有 机 此 美 无
环境重要污染源之一 ， 随着人们对环境 的健康 的 日
益 重视 ， 界各 国对 Ｖ Ｃ排放 标 准要 求 不 断 提 高 ， 世 Ｏ 涂 料在 各个领 域都在 向低 污染 及环 境友好 型方 向发
・
４ ・ ０
山 东 化 工 Ｓ Ａ Ｄ Ｎ Ｈ Ｍ Ｃ ＬＩ Ｄ Ｓ Ｒ Ｈ Ｎ ０ ＧＣ Ｅ ＩＡ Ｕ Ｔ Ｙ Ｎ
２１ ０ ２年第 ４ 卷 １
无机建筑涂料的研究与进展
田 震 ， 周 也 ， 丽 雯 王
（ 州大 学 化工 与能源 学 院 ， 郑 河南 郑州 ４ ００ ） ５０ １
等 。 ２ 建筑 涂料 的分 类
相 对于 有机建 筑涂 料 ， 无机 建 筑 涂料 以其 优 良
的环 保性 、 性 能方 面 所具 有 的 明显 的 成本 和性 能 在
优势 ， 越来越 受 到人 们 的关 注 。最 近 几 年水 性 化 无
收稿 日期 ： １ ０ ２ ２— ４—１ ０ ７
中含有 Ｎ Ｏ ， ａ 和 Ｈ一 从而导致钠水玻璃重新发生水 合作用而侵蚀基体 ， 导致硅 氧键断裂重新溶解。因
此改 善水 玻 璃 耐 水 性 主 要 任 务 即 是 减 少 基 体 中的 Ｎ 和 Ｏ ， 料 表 明 Ｎ 对 耐 水 性 起 关 键 作 用 ， ａ Ｈ一 资 ａ 基于 此方法 主要有 ： 有 机 材 料 或 具 有 表 面活 性 剂 将
摘 要： 综述了无机建筑涂料 的组成 、 改性方法 ， 以及对现有 的研究成果做了简要介绍 。无机建筑涂料作 为一 种环境友好型涂料 ， 必
将 得 到 广 泛 的应 用 。 ‘
关键词 ： 建筑涂料 ； 环保 ； 无机涂料 中图分类号 ：Ｑ ３ ． Ｔ ６ ０６ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ８— ２ ｘ（ ０ ２ ０ ０４ ０ １０ ０ １ ２ １ ）５— ０ ０— ３
结合 的水 ， 以配位 键 和 阳离 子 结合 的水 及 聚合 单元 上 的硅醇 基 （ 构水 ） 结 等三 种 ｊ 。常温 干 燥过 程 中 ， 溶液 中的 阳离 子 通 过 和 ｓｏ ｉ；配 位 在 聚硅 酸 盐离 子 之 问起交 联作 用 ， 同化 成 膜机 理反应 如下 ： 其
不方便 。目前我 国使用的钠水玻璃模数范围为 １ ～
一
定发展 ， 至今已相继研制 了数十种无机建筑涂料。 ２ 世纪 ７ Ｏ Ｏ年代初期无机建筑涂料开始得到开
１ 近代 无机涂料 发展 历程
发与应 用 ， 油危 机 出现后 ， 场需 求一种更 加经济 石 市
耐用的建筑涂料 。当时 ， 日本首先成功研究开发了 硅 酸盐 无 机 高 分 子 为成 膜 物 质 的涂 料， 国 的 德 Ｂ Ｓ 、 ｃ ｅ、 ａ ｅ 和 Ｋ ｉ ｆｒｅ 公 司 ， 先后 Ａ Ｅ Ｗａｋｒ Ｂ ｙｒ ｅ ａｂ ｎ等 ｍ 也
的 Ｖ Ｃ 即挥 发性有 机化 合物 ） 源 分析 调查 表 明 ： Ｏ （ 来 全 世界每 年 向大气 中排放 的 Ｖ Ｃ大约 有 约 ２０ Ｏ ００万 ｔ其 中涂 料工业 占据 了大 约 ２ ％ 的 份额 ， ， ０ 已经 成 为
上已有较大的突破且其成膜机理也有了较为深入的 研究 。到 目前 为 止 ， 内在无 机 建 筑 涂料 方 面 也有 国
３． ７［
。
根据 Ｍｅ离子 的不 同 ， 玻 璃 主要 被 分 为 四种 水
类别 ， 即钾水 玻 璃 ， 钠水 玻 璃 ， 水 玻 璃 、 水 玻璃 ， 锂 铵
常见几 种水玻 璃性 能如 表 １所示 。 Ｍｅ０ ・ ＳＯ ２ ｎｉ２＋（ ｎ＋１．２ ２ ） ０ Ｈ ２ Ｏ Ｍｅ Ｈ＋ｎ ｉＯ ４ Ｓ（ Ｈ）
涂料工 业作 为一个 独特 的原 材料 密集 型制造 行 业， 在生产 过程 中 ， 多数有 机涂 料使 用 了大量对 人 大
机涂料 在 国外 得 到 了广 泛 的发 展 ， 而且 国外 在技 术
体有害的溶剂、 颜料和助剂 ， 这些有害溶剂有些短时 间内即对人体造成危害， 有些经长期的排放和释放 ， 逐 渐对环 境 造 成 了极 大 污染 － 。据 向 大气 中 排 放 ｌ Ｊ
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然 而该 过 程进 行 得很 缓 慢 ， 了加 速 固化 和 提 为 能主要 的不 足 ， 水 玻 璃 吸 湿 机 理 知 ： 从 由于 基 体
高涂膜耐水性 ， 常常向水玻璃加入固化剂 ， 通过相应 文献 的参考 与研 究 ， 固化 途 径 主 要有 ： 热 硬 化 、 加 微 波硬化、 Ｏ 气体硬化 ， Ｃ 醇和酯硬化 、 有机高分子硬 化 、 属和金 属氧 化 物 硬 化 、 机 酸 硬 化 、 化 剂硬 金 无 硬
化 、 机矿 物 粉 末 硬 化 － 。在 建 筑 涂 料 中 ， 泛 使 无 ６ Ｊ 广
ｃ ａ ｉ ｓ， ｕ ｄ ｂ ｄ ｌ ｅ ｏｔ ｎｇ ｗｏ ｌ ｅ ｗｉｅ ｙ ｕｓ ｄ．
Ｋ ｅ ｏ ｄ ａ ｃ ｉｅ ｔｒ ｌｃ ａ ｉ ｙ ｗ ｒ ｓ： ｒ ｈ ｔｃｕ ａ ｏ ｔ ｎｇ； ｎ ｉｏ ｅ ｖ ｒｎｍｅ ａ ｒ ｔ ｃｉｎ；ｎ ｒ ａ ｉ ｏ ｔｎ ｎｔｌｐ ｏｅ ｔｏ ｉ ｏ ｇ ｎ ｃ ｃ ａｉ ｇ
用缩合磷盐（ ｌ Ｍ 盐 、 ａ Ａ 盐、 ｇ Ｃ 盐等） Ｂ一 或 作为固化 剂 ， 为取得 较好 的 固化效 果补 充几 种辅 助 固化剂 。 或
２ １３ 提高 水玻璃 耐水 性 的途 径 ．．
作用 的有机物加入钠水玻璃 中， 使水玻璃粘结剂硬 化时， ａ 和 Ｏ 被有机 憎水基取代 ； Ｎ Ｈ一 或在钠水 玻 璃 中加入 锂水 玻 璃 ， 引人 ｃ ｎ 、 合 成 树 脂 乳 液 或 ａ 将
中比例 已达 到 ５ ％ 以上 。 ０
复合建筑涂料方 面也有 了较快发展 ， ２ 世纪 ８ 到 ０ ０ 年代初 ， 国也相 继 出 现 了无 机 建 筑涂 料 相关 方 面 我 的报道并且在 ８ ０年代后期数种硅酸钠 、 硅酸钾无机
涂料研 制成功 。例 如 ： 种 体系硅 溶胶 建筑涂 料 ， 各 单 组分改 性钠 水玻璃 建筑 涂 料 、 白干型 硅 酸钠 建 筑涂 料 、 组分 的硅酸 钾 水 玻 璃 建筑 涂 料 以及 采 用 无机 双 成膜材 料 制 成 的 特 殊 质 感 或 特 殊 功 能 的建 筑 涂 料
成膜 ’ 古温时容 易变色 ’ 溶
２ １１ 硅 酸盐涂 料 的种 类 及组 成 ．． 水 溶 性 硅酸 盐 俗 称水 玻 璃 ， 多 种 聚 硅 酸盐 的 是 复 杂 溶 液 ， 一 种 性 能 良 好 的 涂 料 ， 子 通 式 为 是 分 Ｍｅ０ ・ ＳＯ ｍ ０， 代 表钠 、 、 、 ４种 离 ２ ｎｉ２・ Ｈ： Ｍｅ 钾 铵 锂 子 ， 为模数 ， 表水 玻 璃 中 ＳＯ／ ： 的值 ， 着 １ ３ 代 ｉ Ｍｅ０ 随 模数 的提 高 ， 粘性 能力 降低 ， 成膜 后 的涂膜 的耐 热 但 性及 耐水 性相对 提高 。模 数低 的硅 酸盐 粘结 性 能越 来越好 ， 成膜后 的耐水 性变 差且 制备 困难 ， 但 使用 也 在 以上这 几种 常见 的硅 酸 盐 中 ， 酸钾 和 硅 酸 硅
３ 无机 建筑涂 料 的发展 与展 望
的作用 ， 从而增 加 涂 层 的耐 水 性 。也 有 采 用 综合 改 性 ， 用酸改性 之后 再用 聚合 物乳 液复合 ， 而达 到 采 从
更优异 的性能 。 ２ ２ 硅溶胶 涂料 ． ２ ２ １ 硅溶胶 组成 ．．
硅
．
酸钠
。
价格低 廉 ， 有 较好 的粘结 性和 戍膜性 ， 具 不燃烧 、 耐 热 较为常用 ， 但易被碳化 ， 耐水性差。
，
类 是硅 溶胶加 入合 成树脂 乳 液或 辅助 成膜 物质 为
基料 制成 的涂料 。 ２ １ 硅酸 盐涂 料 ．
硅锂 酸
硅酸铵
：
水
不 得 较 的度 较 易 到 高 浓 耐 高