重要無機涂料

重要無機涂料來源：世界化工網(wǎng)：無機涂料是涂料工業(yè)中最重要的組成部分。一般說來，以水溶液無機聚合物為粘結劑的涂料就叫無機涂料。在世界范圍內，無機涂料占建筑涂料總量的40%左右。傳統(tǒng)的石灰水，大白粉，可賽銀等就是以生石灰，碳酸鈣，滑石粉等為主要原料加適量東周膠配制而成的內墻涂刷材料。他們的耐水性差，涂膜質地疏松，易起粉，早已被以合成樹脂為基礎配制成的各種涂料所取代。但硅溶膠，水玻璃的出現(xiàn)，又賦予無機涂料以新的生命。80年代末我國開始研制，現(xiàn)已開始生產(chǎn)的以硅酸鉀為主要粘結劑的JH80-1和以硅溶膠為主要粘結劑的JH80-2系列無機涂料，已成功地用于內外墻的建筑裝飾。另外還開發(fā)了用于橋梁，石油鉆井平臺，石油貯槽，造船以及海洋及結構方面的無機富鋅底漆，磷酸鹽系列涂料以及適于涂覆陶瓷，玻璃，水泥制品，塑料，木材等表面上的新型陶瓷涂覆劑等。人么對無機涂料的要求也會越來越高，今后將趨于高裝飾性，噶耐久性及高性能涂料的方向發(fā)展。建筑涂料按其化學成分分為有機涂料和無機涂料兩大類。盡管有機高分子建筑涂料具有粘結強度高，裝飾性和韌性好等優(yōu)點；但從防燃性，耐酸堿性，低溫成膜性及節(jié)約能源，防污染方面看，無機涂料具有有機涂料無法達到的性能。概括起來無機涂料有以下特點：原料資源豐富，生產(chǎn)工藝比較簡單，價格較低，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染；粘結力較強，對基層處理要求不是很嚴；材料的耐久性好，遮蓋力強，裝飾效果好;溫度適應范圍寬；顏色均勻，保色性能持久；有良好的耐熱性，防火性，無毒等?？梢?，無機涂料是一種極具發(fā)展前途的建筑涂料。一、堿金屬硅酸鹽涂料成膜特征與典型配方堿金屬硅酸鹽(M2O-mSiO2-nH2O)又稱水玻璃，常指硅酸鈉，硅酸鉀，硅酸鋰，還包括硅酸按在內的四種水溶液。其中，常用的是硅酸鈉和硅酸鉀作為主要成膜物。他們的成膜特征見表7-2.衰”2 金屬硅酸貧水溶液成膜特征城頂- ' 征 ] —■窿曲蝗水溶液 可畚盤函膜浦水性好，粘結為強.而將較讀 建酸鈉水溶液可常溫成膜，耐水性差,較易出現(xiàn)返踱現(xiàn)象，價格保廉璉酸押水溶液可常溫成膜,耐水性較好，有輕度返破現(xiàn)象，價格適中桂酸鉉水蹌液常福成膜較雎,耐水性好，價格較貴以硅酸鉀為主要成膜物的建筑涂料耐水性較好，與水泥基層粘結牢固，又有較優(yōu)異的耐候性，以及成膜溫度低等特點，所以該類產(chǎn)品發(fā)展迅速，按目前國內使用時間較長的箭鐮涂料進行比較，有工程實例可查的建筑外墻涂料，能堅持10年以上涂膜無大裱花的僅有2~3種，其中之一就是硅酸鉀作為主要成膜物的涂料。硅酸鉀箭鐮涂料的配方有多種，但基本配方相近，詳見表7-3

*73建酸鋅夷建筑泳料的糞型配方配方(%)硅酸鑰水溶液urn制固化劑10。配方(%)硅酸鑰水溶液urn制固化劑10。15?況

2~3L5?3I填料分散荊

表面活性劑|80~120①g?0.6一般情況下，由于硅酸鋰價貴，很少使用于建筑涂料。使用多得是來源最容易，最廉價的硅酸鈉，也有使用硅酸鉀或硅酸鈉，鉀混合物的。涂料固化成膜機理的探討有堿金屬硅酸鹽為基料所形成的涂膜，其固化成膜是個復雜過程，目前說法頗多，尚未定論，這里就常溫固化問題進行探討。液體狀的鈉水玻璃不同于一般的無機鹽水溶液，它是具有一定聚合度硅酸的膠體溶液。Na2O■mSiO2+(2m+1)H2O ?2NaOH+mSi(OH)4 (1)nSi(OH)4 {Si(OH)4}n (2)其中聚合度n不等于模數(shù)m，一般n>m，且隨著模數(shù)m的增加，則n更快地增加。當鈉水玻璃涂布于建筑物表面之后，一方面會與空氣中二氧化碳發(fā)生反應，有硅酸生成：Na2O?mSiO2+2mH2O+CO2一"2NaCO3+mSi(OH)4 ⑶另一方面，由于硅酸具有自聚合的特征，在加之水分的不斷增啊，最后就聚合成更大的l iI」.涂膜。這種涂膜的結構和性能還與涂料的配方有關，更決定于涂膜形成過程中的酸堿度，是一種較復雜的物理，化學過程。整個涂膜固化過程，生成了大連的鈉離子分散在涂膜之中。當涂膜遇水后，由于鈉離子是易溶的，所以整個涂膜也就易于在水中離解。這就是涂膜的不耐水性，也是鈉水玻璃為粘結劑的箭鐮涂料的一大缺點，為了克服這個致命弱點，采用的方法就是通常所說的〃水玻璃涂料的固化技術”，及采用添加固化劑的方法來促進涂膜固化，并最大限度地降低涂膜遇水發(fā)生離解。如鈉水玻璃中同時存在過度金屬氧化物，高活性SiO2時，再加入縮合磷酸鹽，才會在涂膜的干燥過程中形成堅固的耐水涂膜?？晒┻x擇的固化劑品種較多（如表7-4），可以使單組分，也可以事先進行復配。由于涂料是多組分的，這就又給固化劑的品種選擇和用量帶來更大的難度。固化技術現(xiàn)已成為無機硅酸鹽涂料的關鍵技術，是生產(chǎn)廠家的保密終點。所有固化劑品種也已超出表7-4所列范圍，此外，對填料，顏料及其他輔助添加劑的選擇和用量，也是不能忽視的因素；制備的工藝過程和操作條件的控制顯然同樣是很重要的。還有很多待研究的課題需要努力去探索。

*4碌酸船粘緒剜及其囹化翹,耐水性固化荊硅酸鹽L,粘結性硅酸鋰LizO?nSiOj金屬粉末疙科金屬氧化物:MgO.CaO，由。.SrOtA.l2O,金屬氧氧化物:A](OH)3.Mg(OH)z磋酸鈉Na2O?1［硅酸鹽戲SiFsK^SiF#硅化1^:00?SiO^FeSi,Ai?O3*SiO?蹲酸鹽：鮑PO廿A寂HwPOq0A*(POpa,ZnO,PJ)5?Mg(H#PO幾徒赦梆K30?釁SKL無機酸,HgPO心H做%硼酸雄gKBCM魚商島堿金屬硅酸鹽涂料實例(1)NW-811無機外墻涂料 NW-811無機外墻涂料是由基料，復合固化劑，填料，顏料，分散劑，增稠劑，表面活性劑和夕卜罩劑等組成。①材料的選擇及其作用基料：以純鉀水玻璃為基料生產(chǎn)的涂料其耐水天數(shù)測試為60~70天；以1:1鉀，鈉水玻璃或純鈉水玻璃為基料生產(chǎn)的涂料其耐水天數(shù)分別為純鉀水玻璃的1/2~1/3和1/10~1/20。本工藝選用鉀水玻璃為涂料的基料。固化劑：可以作為鉀水玻璃涂料的固化劑見表7-4。這些固化劑有的具有早期固化作用，有的具有后期固化作用。固化劑往往一方面與堿金屬粒子發(fā)生反應生成水不溶化合物，另一方面促進二氧化硅膠體進一步縮合成耐水涂膜。設計固化劑配方時主要需考慮涂料的可使用時間及成膜性能，一種物質往往不能滿足需要，常采用復合固化劑。NW-811無機外墻涂料使用縮合磷酸鋁和氧化鋅為主固化劑，另加輔助固化劑制備了復合型固化劑。填料：可納入鉀水玻璃中的填料是無機涂層的骨架，可提高或給予涂層某種特性。常用填料有：滑石粉，石英粉，石英砂，云母粒，輕質碳酸鈣，長石粉。填料在涂料中的參量應有一定的范圍，摻量不足或摻量過多。不但會使涂層的性能下降，而且會影響涂料使用以及成本，填料中各個品種之間的互相作用比例也要適當，否則會音響涂層的質感和裝飾效果。為了保證涂層的性能和適用多種施工工藝，基料和填料（包括顏料）的重量配比宜在1:1~1:1.6之間。助劑的選擇分散劑：六偏磷酸鈉增稠劑：羧酸基纖維素表面活性劑：陰離子型表面活性劑②涂料配方實例及工藝配方實例：NW-811無機外墻涂料配方（重量比）鈉水玻璃100 填料85~135顏料20~25 分散劑0.3~0.6增稠劑2~6 表面活性劑0.3~0.5復合固化劑6~8 夕卜罩層30~40NW-811無機涂料生產(chǎn)工藝流程示意如圖7-1。域分增袁活 散箱件梆水玻璃叫祠水一|攪;H砂磨L成品聚酸鋁} :氧化鋅一圉7-1NW-811尤機外墻涂料生產(chǎn)工之流者示意圉操作方法：把鉀水玻璃投入反應釜中，加入攪拌至規(guī)定濃度；以溪流方式加入增稠劑和顏料漿，并使之與寂寥攪拌均勻；將各種填料以及助劑投入釜中，告訴攪拌1.5~2h；將定量的復合固化劑用水稍加濕潤后緩緩投入釜中，攪勻；經(jīng)砂磨或160目篩通過即可包裝。NW—811無機外墻涂料具有耐水，耐酸，耐堿，耐洗，耐高溫，耐老化性能，表面硬度高和成膜溫度低，油漆適宜作建筑物夕卜裝飾涂料，它以水為分散介質，無毒無味，對環(huán)境無污染，可采用刷涂，噴涂，輥涂和彈涂等，操作簡便，工效較高，造價低廉。(2)改性鈉水玻璃無機涂料 它是以氟硅酸鈉改性的鈉水玻璃為粘結劑，磷酸和硼酸鹽作為復合固化劑的無機涂料。其中常用的填料有滑石粉，碳酸鈣，石英粉，云母粒，高嶺土，膨潤土等，不少填料與水玻璃發(fā)生一定程度的反應。如碳酸鈣，云母都能與水玻璃發(fā)生對粘結性和耐水性有利的反應。著色顏料常用無機顏料，如氧化鐵紅，氧化鐵黃，氧化鐵黑，群青，鉻綠，

鋅鋇白等，還有少數(shù)耐堿的有機顏料也可使用。常用的助劑類有：分手劑（如六偏磷酸鈉），增稠劑（如CMC溶液），消泡劑（如磷酸三丁酯），表面活性劑（如陰離子表面活性劑），夕卜罩劑（如氯化鈣水溶液）等。各種助劑須經(jīng)過試驗確定其在配比中的最佳加入量。實例見表7-5.衰7-5改性物水玻葦無機涂料的配方原料名爵規(guī)格配方比例（％〉循硅酸袖改性水玻璃100復合硬化擱1。?15石英*&325目40?50碳酸鈣輕質30~40港石粉325目1075高整水泥10?2。著色原料1。?踏水30?50改性鈉水玻璃生產(chǎn)工藝流程示意如圖d碑酸——氫較化鋁攪拌碑酸——氫較化鋁攪拌泰干卜T爆燒［暇燒|一；1；X研磨研磨助劑

填料

著色藤料

高鋁水怩助劑

填料

著色藤料

高鋁水怩 a■nnamn混合攪拌 ■研磨 1t t1fill成品鈉水破璃水一戒硅酸物￡74改性柄水成楠涂籽生產(chǎn)示忘圖該涂料可以若使用與混凝土墻體，磚墻水泥砂漿基層，各種輕質建筑板材表面。各種釋放方法均可使用。具有NW-811涂料類同的優(yōu)點。（3）硅酸鋰富鋅漆 硅酸鋰應用研究的第一個工業(yè)成果是水溶性硅酸鋰富鋅漆，也成自固化無機富鋅漆。它用作鋼鐵表面的防銹底漆，利用其電化學保護，鋅粉作為犧牲陽極，它的防腐性，耐溶劑性和耐候性堪稱各種防銹漆之冠，被成為暢銷防腐涂料；還可以作耐高溫，耐燒蝕，抗氧化，抗紫外線和抗高能輻射涂料。在美，日已有多種牌號產(chǎn)品，國內亦由天津化工研究院，天津油漆廠等單位試產(chǎn)成功。產(chǎn)品名為〃自固化無機富鋅漆”，用于海上工程，造船，橋梁，石油，化工等取得很好的效果。此涂料以水為溶劑，不用石油化工產(chǎn)品，節(jié)省能源，而且無毒，不燃燒，無公害，具有長期效益。以海上工程為例，目前采用的防銹漆通過長壽命為3年左右，若采用無機富鋅漆，一般有效防腐漆可達20年以上。可見開發(fā)硅酸鋰涂料的廣闊的應用前景。二、硅溶膠涂料以硅溶膠作為成膜物質涂料，其成膜物質使粒徑為1~10nm的多聚硅酸高分散體系，俗稱膠體二氧化硅。這種顆粒超細的膠體二氧化硅滲透力強，又能與水泥一類堿性底材在養(yǎng)護期內析出CaO，Ca（OH）2等發(fā)生配位反應，因此能防止返堿白花現(xiàn)象。以硅溶膠為粘結劑的涂料特點是：最低成膜溫度較低，室溫下干燥即可得到耐水性涂膜若高溫較熱，水分增發(fā)，則形成更牢固的硅烷結構，使附著力和硬度提高，不發(fā)生再溶解現(xiàn)象；涂層表面致密，不產(chǎn)生靜電，塵埃難于粘附?？刮勰芰Ω撸退阅芎?；而且被涂物底材不需要特殊處理。最大不足之處是成膜過程體積收縮較大，易出現(xiàn)龜裂等不良現(xiàn)象。因此，防止龜裂是關鍵。目前解決辦法有添加有機高分子成膜物質，如硅溶膠-丙烯酸乳液復合材料、還有添加纖維狀，片狀填料來提高涂層強度和防止龜裂。由于現(xiàn)階段吳國硅溶膠的生產(chǎn)成本還偏高，所以在很大程度上影響了硅溶膠涂料作為建筑涂料的推廣和應用。JH80-2無機外墻涂料它是以硅溶膠為主要成膜物質，摻入助膜劑，填充料，顏料，表面活性劑等均勻混合，研磨而制成的一種新型涂料。涂料的特點：耐水，耐酸，耐堿，耐凍融，耐老化，耐擦洗，涂膜細膩，顏色均勻明快，裝飾效果好。涂膜致密堅硬，可以打磨拋光，且涂膜不產(chǎn)生靜電，不易吸塵，耐污染性好，遮蓋力強，對基層滲透力強，附著力好。涂料顏色可按要求配置，有48中顏色可供選擇?？捎米鞴I(yè)和民用建筑的外墻或內墻裝飾，使用于水泥砂漿墻面，水泥石棉板，磚墻，石膏板等多種基層的裝飾。KS-82無機高分子外墻涂料KS-82無機高分子外墻涂料也是以硅溶膠為基料，并且丙烯酸酯類乳液為改性材料共同組成主要成膜物質，加入填充料，顏料及助劑經(jīng)混合攪拌，研磨過濾而成的一種新型無機高分子涂料。涂料的特點是：涂膜透氣性好，密度高，不產(chǎn)生靜電，耐候性，耐污染，耐水性好，與基層粘結牢固，渾然一體，耐堿性很佳，無〃白花”，成膜溫度可低至2°C,無毒，不染，可作為混凝土，水泥木絲板，石棉水泥板，石膏板，頂棚，磚墻等基層的飾面。三、磷酸鹽系無機涂料磷酸鹽系涂料是無機涂料中的重要品種之一。它是以水溶性鋁，鎂，鋅和鈣的磷酸二氫鹽為基料，配入所需填料，骨料及顏料調配而成，根據(jù)所含金屬不容易其性能亦不同。一般認為：強度：Al>Mg>Ca,Zn,Cu>ba而寸水性：Ca,Zn>Mg>Al>Fe,Cu,Mn粘結性：Al>Mg>Ca>Cu>Fe>Zn原子比M/P（M指金屬），對涂料的貯存穩(wěn)定性與底材的附著性，而水性，耐候性等都有直接影響。一般維持0.25~1較好;低于0.25，則涂膜固化不完全；高于0.25得不到均勻的固化物，降低溶液穩(wěn)定性。因此，研制磷酸鹽無機涂料時，對原子比的選擇是很重要的。此外，固化劑的選擇和配比也直接影響到涂料的性能、如用天然礦物鋁氧尖晶石型復合氧化物和各種金屬氧化物燒成的合成復合氧化物和氟硅化合物作為磷酸鹽的固化劑，所得的涂膜對墻面建筑物（如飾面，水泥板，灰漿等）和金屬表面（如鐵，鋁等）附著性，而候性和耐水性優(yōu)良?？捎米髁姿猁}系涂料固化劑