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　　涂料專(zhuān)用硅溶膠是以水為分散相的無(wú)機(jī)高分子膠體容液，無(wú)臭無(wú)毒，有相當(dāng)大的比表面積，粒子本身無(wú)色透明，不影響被覆蓋無(wú)的本色，硅溶膠的分子式可以表示為mSiO2.nH2O，粒子多以球狀單個(gè)或多個(gè)聚結(jié)，膠體微粒均勻，直徑一般在20-30nm，與一般乳液（粒徑0.1-10um）相比，粒徑小的多，滲透性好，水能滲透的地方它都能滲透，硅溶膠與其他物質(zhì)混合時(shí)分散性和滲透性都非常好。硅溶膠分子附著在基材和填料顆粒的表面，隨著水分的蒸發(fā)，SiO2.nH2O粒子間脫水，形成牢固的Si-O鍵交聯(lián)的立體網(wǎng)絡(luò)涂膜。Si-O鍵的剛性較強(qiáng)，無(wú)變形能力，涂料成膜脫水過(guò)程中容易出現(xiàn)裂縫、微孔等缺陷，因而引入有機(jī)高分子，使有機(jī)高分子隨機(jī)均勻的分布在Si-O鍵涂膜間隙中，提高涂膜的韌性、抗沖擊性和耐水性等。

　　一、硅溶膠的特點(diǎn)

　　硅溶膠主要有以下特點(diǎn)：

　?、俑街诠腆w表面的二氧化硅膠?？稍龃竽Σ料禂?shù)；

　?、跓o(wú)需固化劑，自身可牢固地附著在固體表面并形成堅(jiān)固的膜，同時(shí)成膜溫度很低；

　?、弁ㄟ^(guò)干燥或燒結(jié)可形成固態(tài)凝膠，因而具有一定的耐久性；

　?、芗瓤尚纬删哂斜砻娣e大且均勻細(xì)孔的凝膠，又可均勻分散粉料，增加懸浮體的穩(wěn)定性；

　?、萃ㄟ^(guò)Si-OH基和吸附水，可提高潤(rùn)濕性和防帶電性能；

　?、蘅山胩畛涞蕉嗫仔晕镔|(zhì)中，使表面平滑；

　　⑦通過(guò)均勻混合微粒，可使有機(jī)樹(shù)脂在機(jī)械、光學(xué)及電性能方面的改性增強(qiáng)；

　?、嗳苣z是液狀體系，能進(jìn)行均相反應(yīng)，以硅溶膠代替二氧化硅作原料進(jìn)行反應(yīng)，可提高反應(yīng)速度。

　　硅溶膠具有許多優(yōu)良性質(zhì)和特點(diǎn)，因此作為一種精細(xì)化工產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于化工、材料、紡織/造紙、電子等工業(yè)。

　　二、硅溶膠在建筑涂料中的應(yīng)用

　　涂料專(zhuān)用硅溶膠用于涂料工業(yè)，提高附著力，補(bǔ)強(qiáng)薄弱的基材，提高涂層硬度和抗污性、增加耐老化、耐堿性、耐洗刷等功能。

　　硅溶膠顆粒細(xì)微，析膠時(shí)的氧化硅具有較高的活性，能與某些無(wú)機(jī)鹽、金屬氧化物生成新的硅酸鹽無(wú)機(jī)高分子化合物，形成很硬的膜；粒子細(xì)小對(duì)基材的滲透力強(qiáng)，細(xì)小的顆粒能通過(guò)毛細(xì)管作用滲透到基材的內(nèi)部，并能與基材中的堿性物質(zhì)Ca(OH)2反映生產(chǎn)硅酸鈣CaSiO3，使涂膜具有較強(qiáng)的附著力。附著力的增強(qiáng)是硅溶膠的滲透、硬化粘結(jié)的綜合效果，是機(jī)械咬合與化學(xué)鍵合的綜合效果，因而具有優(yōu)于一般涂料的表面附著的粘結(jié)力。硅溶膠與有機(jī)高分子聚合物混溶，使有機(jī)高分子均勻的分布在硅-氧-硅無(wú)機(jī)涂層的間隙中，屏蔽無(wú)機(jī)涂層中殘存的親水基團(tuán)，涂膜經(jīng)受冷熱膠體時(shí)使涂層的收縮得到緩沖，并使涂層具有一定的彈性，所形成的涂層兼具有無(wú)機(jī)-涂料和有機(jī)-涂料的特性，彌補(bǔ)兩者不足。硅溶膠成膜后形成硅氧體形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不怕酸堿，提高涂膜性能。硅溶膠成膜過(guò)程如下：

　　三、硅溶膠在建筑涂料具體應(yīng)用體系

　　硅溶膠可以與水性高分子化合物拼混，如聚乙烯醇（PVA），與高分子乳液如醋酸乙烯、苯丙、硅丙等拼混，硅溶膠對(duì)乳液的改性視乳液品種不同佳用量范圍不一樣。

　　硅溶膠可以與多種有機(jī)高聚物混拼，因而可以在多種涂料體系中應(yīng)用，根據(jù)性能需要進(jìn)行調(diào)配，如封閉底漆、彈性涂料、防水涂料、低PVC涂料、普通內(nèi)外墻涂料以及非高光水性木器漆等，可以改善涂料的性能。

　　1、硅溶膠在封閉底漆、彈性乳膠涂料、防水涂料中應(yīng)用

　　封閉底漆、彈性乳膠涂料、單組分防水涂料等要求涂料對(duì)基材有一定的滲透性，增強(qiáng)附著力。添加硅溶膠，制備有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合的涂料可以滿足這兩方面的需求。彈性涂料、單組分防水涂料乳液彈性好，乳膠粒子粒徑大，涂料稠厚，超過(guò)130KU，這樣的涂料缺乏滲透性，高有機(jī)組分的涂料與無(wú)機(jī)基材附著力差。涂層的附著力來(lái)自以下幾個(gè)方面：分子間的力，包括氫鍵、靜電引力、分子間相互滲透并形成化學(xué)結(jié)合或分子間的咬合、表面粗糙而形成的機(jī)械咬合，施工打磨基材表面便是為了增加機(jī)械咬合力，后兩者力較強(qiáng)。彈性涂料和防水涂料的附著力差，添加一定比例的硅溶膠，和基材潤(rùn)濕劑，增加對(duì)基材潤(rùn)濕，促使?jié)B透加快。在封閉底漆、彈性乳膠涂料、單組分防水涂料的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體系，納米級(jí)硅溶膠離子滲透性好，滲透到基材表面的毛細(xì)孔中，堵塞毛細(xì)孔，降低開(kāi)放孔數(shù)，增加封閉孔數(shù)，從而抑制、減少基材對(duì)涂料水分的吸收，使得這種吸收變得很均勻，干燥變得均勻，更重要的是能夠增強(qiáng)基層和中涂層支架的結(jié)合，在界面形成一層更密實(shí)的黏結(jié)層，增強(qiáng)界面的結(jié)合力，硅溶膠滲透到基材內(nèi)部，與基材中某些堿性物質(zhì)反應(yīng)，被基材吸收，即可補(bǔ)強(qiáng)薄弱的底材，還可以降低基材的堿性，防止鹽析。封閉底漆的這種有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)配，得到溶劑型封閉劑與乳液型封閉劑復(fù)配封閉效果，在具體的應(yīng)用中，硅溶膠與有機(jī)乳液之間的不同配比，對(duì)涂膜干燥和附著力影響很大

　　2、硅溶膠在低PVC體系中應(yīng)用

　　低PVC涂膜鋼性不夠、高溫回粘易粘污、透氣性差易起泡。在低PVC體系添加一定比例硅溶膠于乳膠漆中，可以改善漆膜許多性能，提高漆膜剛性，提高乳膠漆的高溫回粘性能，增加漆膜的耐洗刷次數(shù)和抗堿性。但硅溶膠用量過(guò)大，降低涂料的疏水性，降低涂層的耐水性，從而降低涂層的凍融性，導(dǎo)致涂層起泡、影響附著力。硅溶膠的佳添加量范圍是調(diào)節(jié)漆膜的鋼性-柔性、親水-疏水、耐水-耐堿平衡，從而提高涂層的耐堿性和耐洗刷性、硬度與高溫回粘性，同時(shí)注意不讓涂膜親水性增加過(guò)多，而導(dǎo)致其它負(fù)面影響的急增。

　　添加不同百分比的硅溶膠，涂料涂膜在高溫回粘、耐水、耐堿等性能的變化。從表2可以明顯看出硅溶膠與乳液的復(fù)合有佳配比范圍，不同牌號(hào)的乳液，性能不一樣，復(fù)配的佳比例范圍不同。二者復(fù)配比例適當(dāng)，涂層抗水、抗堿提高、耐洗刷、耐高低溫凍融次數(shù)提高，具體添加比例根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。

　　四、硅溶膠在使用過(guò)程中存在的問(wèn)題與問(wèn)題解決

　　硅溶膠縮合成膜后為無(wú)機(jī)SiO2分子構(gòu)成的立體網(wǎng)狀涂膜。漆膜對(duì)基材的附著力，耐酸堿、耐侯性高，成本低，但這一體系存在一個(gè)儲(chǔ)存不穩(wěn)定的問(wèn)題。這一不穩(wěn)定來(lái)源于硅溶膠和乳液自身，二者混合物的穩(wěn)定性視兩者的用量、乳液種類(lèi)、硅溶膠種類(lèi)不同而有非常大的差異。要解決這些問(wèn)題需要從兩方面著手保護(hù)乳液、保護(hù)硅溶膠。

　　體系的不穩(wěn)定問(wèn)題表現(xiàn)在涂料的穩(wěn)定性下降，黏度增長(zhǎng)過(guò)快，嚴(yán)重者導(dǎo)致涂料在施工前膠化報(bào)廢，這方面問(wèn)題可以通過(guò)選用適宜的表面活性劑來(lái)解決。

　　添加少量5%-10%的澄清、透明度高的硅溶膠對(duì)體系穩(wěn)定性影響較少，而用量加大到20%，則涂料穩(wěn)定性急劇下降，甚至出現(xiàn)膠化。相反，粗粒徑硅溶膠在大用量的范圍內(nèi)穩(wěn)定性好，低用量的體系對(duì)涂料穩(wěn)定性影響大。

　　乳液和硅溶膠之間的相容性與乳液自身、硅溶膠的性質(zhì)有關(guān)，不穩(wěn)定的因素來(lái)源乳液的不穩(wěn)定表現(xiàn)在乳液保護(hù)不夠，易破乳，乳液自身穩(wěn)定性不夠，添加硅溶膠后，乳液破乳的危險(xiǎn)增加，在此方面添加306保護(hù)劑，增加對(duì)乳液的保護(hù)，可以改善穩(wěn)定性。

　　硅溶膠的保護(hù)，我們?cè)O(shè)想在無(wú)機(jī)SiO2粒子表面吸附一層潤(rùn)濕分散劑，而這種潤(rùn)濕分散劑有其特殊的結(jié)構(gòu)，是可以吸附在SiO2粒子表面的物質(zhì)，增加對(duì)硅溶膠的保護(hù)，從而該善體系的穩(wěn)定性。但兩者作用機(jī)理不一樣。

　　五、建議添加量

　　內(nèi)墻涂料建議添加乳液體積的5-10%，外墻涂料建議添加10-20%，具體添加量根據(jù)不同涂料體系確定，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。

　　硅溶膠具有比表面積大、表面能高、耐高溫、抗氧化、高硬度等特性。成膜時(shí)，隨著水分的蒸發(fā)，膠體顆粒保持緊密狀態(tài)，-Si-OH中相鄰的-OH基脫水形成-Si-O-Si交聯(lián)的三維網(wǎng)狀涂膜。因-Si-O-Si-骨架分解溫度高，故硅溶膠的耐高溫性和耐候性能好。

　　向硅溶膠中加入一定量的甲基硅酸鉀，甲基硅酸鉀與硅溶膠相結(jié)合生成硅酸鉀溶液，不易凝膠:PMS-40與空氣中的CO2和H2O反應(yīng)生成碳酸鉀和甲基硅酸，甲基硅酸中硅羥基比較活潑.能與硅溶膠表面的羥基聚合成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，得到較致密的涂層，灼燒時(shí)涂膜膨脹愈加明顯，可以起到良好的隔熱耐高溫作用。