新型無機涂料的制備分析

劉帥 沈陽市金海韻涂料有限公司

無機涂料主要是指由硅酸鹽和磷酸鹽復合粘結劑組成的涂料，可分為堿金屬硅酸鹽溶膠和以無機粘結劑為成膜劑的涂料。該材料具有成膜溫度低、耐候性好、耐熱性高、耐火性好、抗污染性好、不易吸灰的特點。經實踐證明，無機涂料在生產和使用過程中不含揮發性有機化合物，對環境非常友好，而且原材料易得，成本低廉，能夠在工業上廣泛應用。

一、新型無機涂料及其特點

（一）無機涂料

涂料屬于化學混合物，主要用于保護物體表面，涂料分為有機涂料和無機涂料，前者是一種高分子化合物作為成膜材料，后者由無機聚合物、金屬氧化物、納米材料和稀土超細粉體組成，對環境非常友善。現階段，無機涂料主要分為堿金屬硅酸鹽涂料、硅溶膠涂料、磷酸鹽涂料這三類，它們都有自己的特點和具體的使用的場景。

（二）無機涂料的特點

目前，無機涂料的應用越來越廣泛，它不同于有機涂料，它的顏色屬于天然無機色素，不易掉色；其次，無機涂料的膨脹系數和收縮系數是相同的，具有很強的粘結強度，可與礦物墻化學粘結，甚至可滲透到0.5mm的墻體中形成耐酸耐腐蝕的無機硅化石涂層，具有很強的耐久性。無機涂料是堿性的，不會產生靜電，空氣噴涂的方式也可以使墻壁的濕度迅速蒸發，從而保持墻壁的干燥和清潔。無機涂料在一般環境下的使用壽命是普通涂料的3-5倍，且耐高溫，具有阻燃性能。

二、新型無機涂料的制備

本文所述的新型無機涂料是一種水性無機富鋅涂料，它是以水為稀釋劑，以硅酸鋰中的揮發性有機物為基本原料，生產過程中不會產生任何有毒物質，而且成品具有良好的抗腐蝕性和抗老化性。這種新型無機涂料使用硅酸鉀代替常用的硅酸鋰作為基料，硅酸鉀擁有和硅酸鋰相同的水溶性，而且這種基材的固化時間相對較短，易于與無機涂料混合，價格便宜，可以制備出高固含量、成膜性和熱應變的高模量富鉀硅酸鋅涂料。

（一）制備硅酸鉀溶液

1.選擇硅溶膠粒徑

制備過程中，硅溶膠的加入量為20.0%的硅酸鉀溶液，硅橡膠的溶解系數為0.5-7-min，這種高模量硅酸鉀溶液透明度高，可以穩定貯存穩定性720h以上，雖然這種高模量硅酸鉀溶液的透明度較高，但粒徑較小，要避免當硅溶膠的粒徑為20-40nm時，反應時間過長。這種膠體顆粒少，包覆能力強，能與水泥等堿性物質發生相互作用，涂層在固化過程中沉積，無須特殊處理和靜電作用即可產生良好的附著力。空氣中的灰塵不易粘附，易于清潔。通過以上分析發現，綜合高模量硅酸鉀溶液的反應時間等因素，在硅溶液中7-9nm顆粒尺寸是最優的。

2.選擇溫度

在制備高模量硅酸鉀溶液的過程中，溫度是一個非常重要的因素。在不同溫度下，反應的時間也會不同，當縮聚反應對應的時間為30-40min時，硅酸鉀溶液的系數在前四個溫度下明顯增大，但在反應溫度為50度時反應達到最大值，縮聚反應時間為1。水分子的重排對鄰硅醇的聚合反應起催化作用。當加熱到120-130℃以上時，剩余的水分子催化硅和醇的進行反應，形成三元結構，這種新型有機水玻璃建筑涂料可以成功地噴涂在普通無機基材上，可以專門作為一種用于高層建筑的石棉涂料。

3.選擇固含量

固含量對硅酸鉀溶液的貯存穩定性有一定影響，不同固含量的硅酸鉀溶液對施工性能也有一定影響。當固溶體含量小于25%時，50%以下溶液的貯存穩定性可大于0.720，使含鋅22%溶液的貯存穩定性和粘度可提高，當富鍍層體積小，固含量較輕時，可采用固體系數高的硅酸鉀溶液。由于水溶性堿渣固化后耐水性差，易回收水分，不適合水不溶性化合物引起的潮濕環境。使用固化劑與堿金屬離子的相互作用是的堿金屬離子的固化技術制備的新型水玻璃涂料，可以解決水玻璃固化劑耐水性差的問題。該涂料對水泥砂漿等無機建筑材料有很強的附著力，具有良好的耐水性、耐洗性、耐腐蝕性。

（二）制備無機富鋅涂料

鋅粉是一種具有高強度、高防銹性和耐大氣腐蝕性的犧牲陽極深灰色粉末狀材料，鋅粉在真空鍍膜過程中會發生腐蝕并沉積不溶物，在屏蔽材料中起著重要的作用。大大降低了鋅粉的腐蝕速率，提高了鋅粉的耐久性，使鋅粉具有較高的活性。通過加入適量的硅酸鉀溶液，可以產生高模量的金屬交聯反應。無機富鋅涂料中鋅含量越高，干燥時間越短，抗沖擊性為也越強；這種混合涂料從以上結果來看，在無機富鋅涂料的制備中，鋅粉的用量并不高，但在無機富鋅涂料的制備中富鋅、含量、鋅粉含量都很高。根據上述技術指標，可以選擇單位為5.5、固溶溫度為40.9°、粒徑為7-9的納米硅溶膠，最后可以摻入百分之七十的鋅粉，這時候涂料的耐沖擊性達到最佳，最終形成這種新型無機富鋅涂料。

（三）新型無機富鋅涂料的性能測試

1.適用期測試

將無機富鋅涂料的各組分按一定比例混合均勻后，得到30ml樣本，裝在金屬密封容器中，室溫下保存，試驗后經過一定量的處理，觀察涂膜外觀，得出以下結論：這種新型水性無機富鋅涂料的試用期可達八個小時。

2.耐鹽水試驗

采用無機富鋅涂層制備三層鋼板，然后在NaCl溶液中進行濃縮。達到規定時間后，將鋼板取下，洗凈，將表面水吸干，仔細觀察漆膜有無變色、起泡、生銹、剝落等現象，如兩塊鋼板和三塊鋼板符合規定要求，則合格。

三、結論

本文介紹了一種新型無機涂料的制備方法，并分析了無機涂料的性能測試方法，介紹了用硅橡膠粒徑、溫度系數、固含量和硅氧烷制備硅酸鉀溶液的主要技術指標，并在此基礎上測定了鋅粉的含量，研制了一種新型水性無機富鋅涂料。結果表明，新型無機水性富鋅涂料性能優良，各項性能指標均符合要求。