王亞峰

長治職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 長治 046011

0 引言

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展，建筑涂料的發(fā)展也明顯地成為了一個(gè)國家國民物質(zhì)生活水平的重要標(biāo)志。建筑涂料的品種按其化學(xué)成分可分為有機(jī)和無機(jī)建筑涂料兩大類。有機(jī)高分子建筑涂料的粘結(jié)強(qiáng)度、光澤度、柔韌性以及耐污染等性能均比較優(yōu)良，而且裝飾效果也較好。但在耐熱性、表面硬度、耐老化以及最低成膜溫度等技術(shù)性能等方面則不如無機(jī)涂料優(yōu)越。

1 無機(jī)涂料

無機(jī)涂料主要是指以硅酸鹽和磷酸鹽類化合物作為粘結(jié)劑，加入各種顏、填料、助劑、固化劑配制而成的涂料，其中硅酸鹽高分子化合物又可分為堿金屬硅酸鹽和硅溶膠。

1.1 無機(jī)涂料的優(yōu)勢

無機(jī)涂料存在著兩大優(yōu)勢就是：資源優(yōu)勢和環(huán)保優(yōu)勢。大部分無機(jī)涂料的基料都是由極普通、儲(chǔ)量極為豐富的天然礦石或金屬氧化物等為原料（例如石灰石、黏土、石英砂），而且生產(chǎn)工藝也不復(fù)雜，能耗相對較低。

無機(jī)涂料具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢。首先，大多數(shù)無機(jī)涂料以水為分散介質(zhì)，從根本上解決了涂料工業(yè)中溶劑對環(huán)境的污染。其次，無機(jī)涂料的基料本身無毒，除水揮發(fā)外，無游離單體之類VOC的危害問題，在火焰或高溫下也不會(huì)向大氣釋放有害物質(zhì)。再次，無機(jī)涂料的基料在生產(chǎn)過程中只是消耗一定的能源，不會(huì)造成其他的環(huán)境污染。

1.2 無機(jī)涂料的發(fā)展

無機(jī)建筑涂料的發(fā)展，一是利用新技術(shù)，提高涂料的性能；二是開發(fā)新型無機(jī)建筑涂料，擴(kuò)大它的應(yīng)用范圍。

無機(jī)水性硅酸鹽涂料早已被歐美及日本等先進(jìn)國家普遍用于橋梁、船舶、海上石油設(shè)施、各種儲(chǔ)槽及鋼鐵防銹工程，而且，由于本品可直接與水泥產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)的特性，用于水泥建筑物時(shí)，其附著力、物性、化性也優(yōu)于有機(jī)涂料。

1.3 無機(jī)涂料的應(yīng)用

無機(jī)涂料是涂料行業(yè)中重要的組成部分，其用途很廣泛。如：1）內(nèi)外墻建筑裝飾；2）無機(jī)防銹；3）橋墩保護(hù)；4）高溫保護(hù)；5）其他特殊用途。

無機(jī)涂料除了以上所介紹的幾種應(yīng)用以外，還開發(fā)出了示溫涂料、導(dǎo)電涂料、觸媒涂料、防原子輻射涂料、可刮削封嚴(yán)涂料、防水涂料、應(yīng)力指示涂料等，它們在新技術(shù)中得到了較好的應(yīng)用。

2 水玻璃無機(jī)涂料的主要組分

無機(jī)涂料一般分為水玻璃系列、磷酸鹽系列和水泥系列等。其中水玻璃系列由于具有價(jià)格低廉、使用簡便等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用前景廣闊。

2.1 水玻璃

水玻璃是一種透明的玻璃狀熔合物，常呈綠色、黃色或介于二色之間的各種色澤。它是由堿金屬硅酸鹽組成。水玻璃溶液以及它的水溶液分別用下式表示：

式中：R2O是指堿金屬氧化物，如氧化鋰，氧化鈉以及氧化鉀等；

n——通常稱為水玻璃模數(shù)。n≥3的稱為中性水玻璃，n＜3的稱為堿性水玻璃，實(shí)際上水玻璃溶液均明顯呈堿性。

水玻璃穩(wěn)定膠體的結(jié)構(gòu)可表示為：

2.2 固化劑

鈉水玻璃成膜過程中，鈉以離子的形式分散在涂膜中.涂膜遇水后，由于鈉離子是易溶的，所以整個(gè)涂膜也能在水中離解.這就應(yīng)將涂膜中的鈉離子設(shè)法轉(zhuǎn)變成水的不溶物，方法就是“水玻璃的固化技術(shù)”。

2.2.1 固化技術(shù)

半個(gè)多世紀(jì)以來，水玻璃涂料的發(fā)展都和其固化技術(shù)的進(jìn)展息息相關(guān)。歸納起來水玻璃涂料常用的固化技術(shù)有如下3種方式：1）加熱固化；2）固化液固化；3）固化劑固化。

2.2.2 固化劑的選擇

固化劑又稱硬化劑，它可以和水玻璃起化學(xué)反應(yīng)，具有提高水玻璃涂料的耐水、抗凍融以及其它性能的作用。有的固化劑還能使無機(jī)涂膜發(fā)生結(jié)構(gòu)上的變化，提高涂膜的表面硬度、耐熱性和耐腐蝕性等功能。水玻璃系無機(jī)建筑涂料，固化劑有金屬、金屬氧化物和氫氧化物以及金屬鹽類；有硅化物、氟硅化物；有磷酸鹽、硼酸鹽化合物以及某些有機(jī)化合物等。

在這些固化劑中，氟硅酸鈉（Na2SiF6）是鈉水玻璃涂料常用的固化劑之一。它能水解生成的氫氟酸（HF），中和水玻璃水解生成的游離堿，可以破壞水玻璃的相對穩(wěn)定性，使反應(yīng)朝著析出硅膠的方向進(jìn)行。

2.3 乳液

乳液的種類和添加量多少是影響乳膠漆耐擦洗的最主要因素。目前涂料企業(yè)制作內(nèi)墻乳膠漆采用的乳液有3大類，一種是純丙烯酸酯聚合物乳液，簡稱純丙乳液；一種是苯乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液，簡稱苯丙乳液；一種是醋酸乙烯-丙烯酸酯共聚物乳液，簡稱醋丙乳液。其中又以苯丙和醋丙乳液使用最廣。相比而言用同等乳液量配制的涂料，苯丙乳液要比醋丙乳液的耐洗刷性能好。

2.4 顏填料

顏料主要起遮蓋和賦予涂層色彩的作用。無機(jī)顏填料具有較高的耐候性、耐光性、耐熱性和著色性。在建筑涂料中正確使用顏填料不僅降低生產(chǎn)成本外，還有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量。

2.5 助劑

在涂料中助劑的用量通常很少，（一般為配方總量的1%左右），但作用卻很大。它的加入可以避免產(chǎn)生許多涂料的缺陷及涂膜弊病，同時(shí)又可以使涂料的生產(chǎn)和施工過程易于控制，而且某些助劑的添加，可以賦予涂料一些特殊的功能，如改善顏填料在水中的分散性，提供涂料的貯存穩(wěn)定性、改善涂料的成膜性及涂膜外觀、滿足涂料生產(chǎn)的工藝要求及滿足不同的施工要求等等。

3 水玻璃無機(jī)涂料的配制和施工

水玻璃系無機(jī)建筑涂料的配制工藝比較簡單，只需將符合要求的各組分按規(guī)定的順序定量地投人攪拌反應(yīng)釜中。釜中的物料攪拌一定的時(shí)間經(jīng)取樣檢驗(yàn)合格后即可出料而得到涂料產(chǎn)品。 固化劑在現(xiàn)場施工前攪拌加人即可。

水玻璃系涂料對建筑物的基層具有選擇性，它尤其適用于水泥砂漿抹面、磚墻和混凝土表面上進(jìn)行涂抹，能牢固地粘附其原因是因?yàn)樗Ａ芤号c這些硅酸鹽材料中的組分（SiO2、Al2O3、CaO等）起化學(xué)反應(yīng)，生成新的、更復(fù)雜的化合物。在已用石灰漿粉刷過的內(nèi)外墻上加涂水玻璃涂料，時(shí)有龜裂、翹曲起層，甚至產(chǎn)生剝落現(xiàn)象，就是因?yàn)槭覞{抹面本身與單基層粘附不牢的緣故。對于已刷好油漆或有機(jī)涂料的內(nèi)外墻再加涂水玻璃涂料，或在水玻璃無機(jī)涂料上面外罩油漆或有機(jī)涂料，都是不適宜的。

4 國內(nèi)外水玻璃無機(jī)涂料的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

近年來我國已有不少水玻璃類建筑涂料產(chǎn)品研究成功，為發(fā)展新型裝飾材料起了一定的作用。但這些產(chǎn)品在性能上、裝飾效果上還不很理想。隨著理論研究的深入、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，應(yīng)集中力量盡快研究性能優(yōu)異、價(jià)格便宜的水玻璃建筑涂料滿足我國對建筑涂料的需求和發(fā)展。

由于水性無機(jī)涂料具有諸多優(yōu)點(diǎn)，在國外倍受重視，發(fā)展也很快。國外順應(yīng)無機(jī)涂料發(fā)展的趨勢，不斷地開發(fā)新產(chǎn)品。注重?zé)o機(jī)-有機(jī)復(fù)合型涂料的研究，采用溶膠技術(shù)制備，實(shí)際上是一種納米材料改性的工藝，所以能獲得一些特殊性能。

5 研究意義和研究內(nèi)容

無機(jī)涂料的研究日益引起人們的重視，尤其是水玻璃無機(jī)涂料原材料來源豐富，防火性能好，價(jià)格低廉，以致其發(fā)展較為引人注目。為了進(jìn)一步改善無機(jī)涂料的耐水性，完善其綜合性能，極有必要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究和工藝研究。

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，涂料品種不斷增加，就中小城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村，內(nèi)墻涂刷仍以中低檔涂料為主。因此研究價(jià)格低廉的鈉水玻璃涂料的改性技術(shù)很有實(shí)用價(jià)值。

水玻璃是無機(jī)涂料很好的粘結(jié)劑，但是單獨(dú)使用時(shí)耐水性太差，不能作為涂料。還需研究水玻璃的改性技術(shù)，提高其耐水性，增強(qiáng)其粘結(jié)性和耐老化性，改善其外觀性狀等。

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