矽溶膠的用(yòng)途：

       a、内外牆乳膠漆，界面劑，封底漆；

　   b、紙張上的塗飾劑，金屬上的金屬漆，純無機塗料（矽酸锂、 矽酸鉀配合）；

　　c、彈性塗料，浮雕塗料，真石漆；

　　d、功能(néng)性塗料：防火塗料，耐高溫塗料，遠(yuǎn)紅外抗輻射塗料，防水塗料，

防腐塗料，重防腐富鋅漆，路标漆等塗料。

　一、無機矽化合物(wù)

前　　　　言

　　随着我國(guó)經濟改革深入發展，城鄉建設規模在不斷擴大，建築物(wù)繼續向超高層、大規模化、大框架方向發展。另外,環境保護和國(guó)家對建築裝(zhuāng)飾裝(zhuāng)修所制定的法規等要求,越來越被人們重視。所以，環保型水性塗料越來越受到用(yòng)戶的歡迎。尤其是用(yòng)無機矽化合物(wù)所生産(chǎn)的無機塗料、有(yǒu)機無機複合塗料、防火塗料、防腐等塗料。其特點是：塗膜為(wèi)無機或有(yǒu)機無機複合材料，它們的抗黴變性好，塗膜硬度高，附着力強，可(kě)适用(yòng)于多(duō)種基材的裝(zhuāng)飾保護，耐水耐堿具(jù)有(yǒu)超常性，一般使用(yòng)壽命10年以上。并且，耐高低溫性好，耐污染，保色性優良，生産(chǎn)施工(gōng)安(ān)全，無環境污染，這其中(zhōng)較典型的例子就是用(yòng)矽溶膠生産(chǎn)無機有(yǒu)機複合塗料，封底漆。用(yòng)矽酸锂和矽酸鉀生産(chǎn)的無機富鋅漆、無機塗料。

　　塗料業在70年代底和80年代初已經在我國(guó)采用(yòng)矽溶膠生産(chǎn)外牆塗料，當時這種塗料的産(chǎn)量并不大，直到90年代底， 這種塗料的市場份額才逐漸增大，尤其在現今乳液價格比較高，塗料質(zhì)量标準高的情況下，用(yòng)矽溶膠生産(chǎn)塗料的廠家，正在以一定的比例在增加。 但是，由于矽酸溶膠有(yǒu)比較特殊的性能(néng)，所以，上面所講的這些塗料生産(chǎn)技(jì )術方面還是要有(yǒu)一定的要求（塗料存放穩定性）。所以，今天借此機會，将無機矽化合物(wù)的有(yǒu)關性能(néng)特點和有(yǒu)關生産(chǎn)塗料的參考配方向大家作(zuò)一簡單介紹，以利于同行業生産(chǎn)環保型水性塗料

　　矽溶膠性能(néng)特點

　　矽溶膠是微蘭透明的溶液，膠體(tǐ)顆粒為(wèi)球型，直徑6-50納米（注：粒子小(xiǎo)滲透力強,附着力好）， 适用(yòng)于複合塗料和功能(néng)性塗料用(yòng)的多(duō)為(wèi)10-20納米，膠粒的基本成分(fēn)為(wèi)SiO2，其内部是以Si-O-Si鍵相聯系而形成的立體(tǐ)網狀結構。在膠體(tǐ)顆粒和水 （溶劑）相接觸的界面上形成Si- oH（矽醇）的水化膜，這水化膜在膜體(tǐ)顆粒表面結合得很(hěn)牢，稱為(wèi)結構水，在提高溫度和降低壓力時，它仍然存在，必須在700 oC左右才能(néng)最終去除。在Si-O-Si骨架内部還含有(yǒu)相當數量的水，成膜不會脫落起泡。其主要有(yǒu)大量負電(diàn)荷的羟基，在電(diàn)場力的作(zuò)用(yòng)下保持相對穩定性，當粒子間受到碰撞或含電(diàn)解質(zhì)多(duō)而遭到破壞時， 則粒子間相互聚集而成凝膠。若經幹燥脫水，則以矽氧烷的方式聚集起來，形成一個透明薄層，而不再溶于水（注：地下隧道等比較潮濕的地方矽溶膠塗料還是能(néng)固化成膜，不會脫落起泡）矽溶膠溶液中(zhōng)少量作(zuò)為(wèi)穩定劑存在的Na+離子，配位于SioH（矽醇）的末端，除了Na+離子以外，，氨NH+離子也可(kě)作(zuò)穩定劑（調PH值可(kě)考慮用(yòng)這些）。

　　因各種制備的條件的差異，溶液中(zhōng)膠體(tǐ)顆粒的結構緻密程度不同，質(zhì)點的聚集狀态也不一樣，這對溶膠粘度有(yǒu)很(hěn)大影響， 有(yǒu)整體(tǐ)大顆粒的,結構緻密，有(yǒu)許多(duō)小(xiǎo)質(zhì)點形成的類似海綿狀的，結構疏松多(duō)孔，有(yǒu)介于兩者之間的，一般用(yòng)于矽溶膠複合塗料的為(wèi)最後一種。此外，溶膠的粘度在一定程度上與PH值有(yǒu)關，因為(wèi)PH值不同時＆的電(diàn)位大小(xiǎo)不同，從而改變了溶劑化程度，PH值8-10範圍内矽溶膠是穩定的（我公(gōng)司生産(chǎn)的矽溶膠如果不冰凍可(kě)存放10年）。溶膠PH值增加時，膠團溶劑化作(zuò)用(yòng)加強，運動時磨擦阻力增大，使粘度也加大，PH值大于10.5後，溶液形成堿金屬，當矽溶膠PH值降低，由于膠粒帶電(diàn)量弱，溶劑化作(zuò)用(yòng)降低，故酸性矽溶膠的粘度較低，在PH值5-6的時候，矽溶膠最容易凝膠化（幾個小(xiǎo)時）， PH值2-3是介穩區(qū)（亞穩區(qū)），所以用(yòng)于塗料的矽溶膠PH值為(wèi)8.5-9.5，那麽塗料PH值也應保持在8.5-9.5才較為(wèi)穩定。

　　2、對矽溶膠穩定性的影響（這較為(wèi)關鍵）

　　2.1、 鹽及電(diàn)解質(zhì)的影響

　　在膠體(tǐ)二氧化矽中(zhōng)加入多(duō)價金屬離子類的鹽即可(kě)凝膠，這是因為(wèi)鹽類放出離子，與膠态二氧化矽的表面電(diàn)荷結合以保持穩定性，表面電(diàn)荷平衡，可(kě)引起粒子的集合而凝膠化，凝膠化的程度與使用(yòng)的電(diàn)解質(zhì)種類、濃度、溫度等有(yǒu)關，一價離子鹽類反應緩慢，高價離子類在PH值9以上反應迅速，在PH值9以下，（明礬和硫酸鎂）影響也就減小(xiǎo)。電(diàn)解質(zhì)使膠态二氧化矽膠化的影響這一特點，有(yǒu)時還能(néng)利用(yòng)它來提高固化速度（水泥），所以有(yǒu)了這種性能(néng)無論将PH值降低到5-7或提高到11以上，甚至基本上不改變PH值，都能(néng)降低矽溶膠穩定性，使其發生凝聚。

　　2.2、 與有(yǒu)機溶劑的相溶性

　　膠體(tǐ)二氧化矽與乙醇、醋酸酯等有(yǒu)機溶劑可(kě)以混溶，混合的極限産(chǎn)生凝固化，當PH值變化時，膠體(tǐ)二氧化矽的相溶性也發生變化（水溶性的面漆、紙張塗飾劑類的）

　　2.3、 表面活性劑的相溶性

　　膠體(tǐ)二氧化矽通常與陰離子及非離子的表面活性劑相溶，表面活性劑、分(fēn)散劑、流平劑中(zhōng)如含不純物(wù)時（電(diàn)解質(zhì)）容易引起凝膠化，不能(néng)使用(yòng)。

　　2.4、 乳液樹脂和水溶性樹脂的相溶性

　　膠體(tǐ)二氧化矽與PH值和電(diàn)荷一緻的樹脂（含羧基要少）相互混溶一般是可(kě)以的，使用(yòng)乳液時應避免與乳化劑引起膠凝化。

　　矽溶膠的膠凝過程本質(zhì)上就是一個幹燥的過程，當水份不斷減少，濃度逐漸增加時，質(zhì)點的布朗運動使膠體(tǐ)顆粒碰撞的機會增多(duō)，在兩個顆粒接觸的表面上發生了矽基的縮聚反應，進而轉化為(wèi)矽凝膠，這個過程是不可(kě)逆的，在水中(zhōng)不會自動分(fēn)解溶解，就是在熱水中(zhōng)煮泡也不會發生煮爛的現象，脫水愈充分(fēn)，膠體(tǐ)顆粒間的矽醚鍵聯系就愈完全，矽凝膠結構則愈緻密，完整。強度也愈高。（以上四點是設計塗料組成物(wù)時必須注意的）

　　2.5、幹燥固體(tǐ)的性質(zhì)

　　把膠體(tǐ)二氧化矽幹燥，經過含水凝膠到幹燥成凝膠，在150℃時，二氧化矽凝膠吸附的水脫去，400-700℃之間，矽醇脫水有(yǒu)少量重量損失并吸熱，到此溫度為(wèi)止，都認為(wèi)是粒子表面性質(zhì)的變化，到800℃時，為(wèi)玻璃化轉移點（Tg）這是由于二氧化矽粒子間的表面缺陷發生機械強度的變化，約到1200℃，向着方晶石的晶體(tǐ)轉化點（Tc）變化，出現放熱高峰，熔點約1700℃，當然玻璃化溫度和結晶化溫度及熔點，随膠體(tǐ)二氧化矽的穩定劑氧化鈉的用(yòng)量而變化（我公(gōng)司Na2o≤0.3%）。

　　2.6、 粘度

　　粘度是矽溶膠的一項重要指标，矽溶膠的粘度與它的二氧化矽含量相關，但主要和制造工(gōng)藝條件、穩定劑、PH值等因素有(yǒu)關，不同用(yòng)途的矽溶膠對粘度的要求也不一樣，作(zuò)為(wèi)粘結劑和底層材料使用(yòng)的矽溶膠需要有(yǒu)一定的粘度以利于粘結（3-6厘泊）。

　　2.7、膠粒直徑和膠粒比表面積

　　膠粒直徑和比表面積是矽溶膠又(yòu)一重要指标，矽溶膠質(zhì)量的高低，反映其内在的質(zhì)量，取決于膠粒直徑的大小(xiǎo)和較窄的粒度分(fēn)布，膠體(tǐ)顆粒的直徑愈小(xiǎo)，單位體(tǐ)積矽溶膠顆粒數愈多(duō)，總的表面積就愈大，比表面積比就愈大，粘結強度和吸附能(néng)力較強，在彈性材料中(zhōng)使用(yòng)矽溶膠，也要求小(xiǎo)顆粒，高比表面，以便大大提高乳膜的彈性模量，減少裂縫，改善抗水性，抗腐蝕性（10-20納米，比表面積為(wèi)200M2/g）。

　　二氧化矽粒徑對塗料貯存穩定性的影響

　　由于矽溶膠以上性能(néng)特點，我們通過綜合利用(yòng)即可(kě)生産(chǎn)多(duō)種性能(néng)的塗料（5-7這幾點用(yòng)于定位生産(chǎn)何種性能(néng)的塗料和矽溶膠用(yòng)量）

　　a、内外牆乳膠漆，界面劑，封底漆；

　　b、紙張上的塗飾劑，金屬上的金屬漆，純無機塗料（矽酸锂、 矽酸鉀配合）；

　　c、彈性塗料，浮雕塗料，真石漆；

　　d、功能(néng)性塗料：防火塗料，耐高溫塗料，遠(yuǎn)紅外抗輻射塗料，防水塗料，防腐塗料，重防腐富鋅漆，路标漆等塗料。