[发明专利]一种硅酸盐改性硅溶胶基水性无机涂料

说明书

本发明公开了一种硅酸盐改性硅溶胶基水性无机涂料及其制备方法，本发明基于硅酸盐与硅溶胶不同的成膜机理，通过乳液共混法将硅酸盐(硅酸钠、硅酸钾)成膜物与硅溶胶进行化学复配，构建出凝结程度高、拉伸强度大、耐水性好的纤维状结构网络。在涂料中硅酸盐的单体起着粘合作用，促使胶体粒子有效碰撞产生粒子间键形成长的细小纤维状的硅氧链和网络，从而形成多孔高分子骨架结构；并且硅酸盐沉积在硅溶胶无机成膜物的结构中，使得硅酸在硅溶胶的胶体粒子之间形成高强度的凝胶桥，无机成膜物硅溶胶粒子之间形成刚性互联的、多孔的、三维的网络结构，其与墙体基材结合能力增强，常温固化，不易产生裂纹，涂料耐水性增强。

技术领域

本发明属于无机涂料及其制备方法技术领域，具体涉及一种硅酸盐改性硅溶胶基水性无机涂料。

背景技术

在涂料的分类中按照成膜物质来划分涂料的种类，可以将涂料分为有机涂料和无机涂料。有机涂料是指以高分子化合物为主要成膜物质所组成的涂料，其主要原材料来源于煤、石油、天然气等天然资源，加工时会产生大量的副产物和挥发性溶剂以及剩余单体，既造成了环境污染又浪费了大量的资源和能源。有机涂料在附着强度、柔韧性、光泽和装饰性等方面性能比较优异，但其在热稳定性、环保性、耐老化和表面硬度等方面的性能不如无机涂料。无机涂料是全无机矿物涂料的简称，是指主要成膜物质或粘结剂为无机材料，同时辅以适当的填料、颜料、助剂、改性剂等成分，经充分研磨等工艺而形成的涂料。

无机涂料在很多方面显示出了有机涂料难以比拟的优越性。首先，无机建筑涂料的耐高温性好。在1200℃火焰下不会燃烧而且还具有阻燃性能，也不会在高温下释放有毒气体；而有机成膜物质耐热性有限，即使耐高温树脂也难以在350℃下长期使用。其次，无机建筑涂料环保性能优异。无机涂料本身无毒无害，生产过程中无环境污染；而有机涂料含有甲醇、卤代烃、苯系物、二异氰酸酯游离单体以及挥发性有机化合物(VOC)等成分，会对人体健康造成危害。第三，无机建筑涂料拥有资源丰富的优势，其主要取材于普通、贮量丰富的金属氧化物或天然矿石；而有机建筑涂料的制备需要消耗大量的石油资源。第四，无机涂料多数呈碱性，可与墙体基材中的石灰产生化学反应生成硅酸钙晶体，能够和墙体形成一体，因而其附着力特别好；有机涂料本身为酸性，长时间使用后存在粉化，起泡等弊病。第五，无机建筑涂料耐候、耐溶剂性以及抗苔藓和藻类滋长性能优异，因此无机建筑涂料的使用寿命明显长于有机建筑涂料。第六，无机建筑涂料涂膜为多孔结构，其具有优异的透气性，基底中的水能够向外界蒸发，从而保持基底的干燥；而有机建筑涂料在基底表面成膜，透气性比较差。

一般来说，水性无机涂料以硅酸盐(主要为硅酸钠、硅酸锂)水溶液为无机成膜物，该类涂料结合力强、强度高，耐碱性、耐热性好，然而硅酸盐涂料的耐水性较差，其固化过程中容易发生起皮开裂的情况，且硅酸盐涂膜中的多孔硅氧骨架结构会影响涂膜的致密性，疏松的涂膜对于颜料和填料的包裹性不足，造成了无机建筑涂料在施工完成后，或者使用一段时间后出现干擦掉粉现象，降低了该涂料的使用寿命，极大制约了其在建筑涂料领域中的大规模应用。而硅溶胶基无机涂料成膜依靠硅溶胶胶体粒子间相邻的-OH基脱水形成-Si-O-Si-立体网状结构。由于不含碱金属离子，故其涂膜耐水性好，但由于涂料成膜过程中体积收缩较大而易出现龟裂等不良现象，目前几乎没有单独使用硅溶胶作为成膜物质制备涂料的工艺。当前市场上所谓的硅溶胶基无机涂料，大多使用有机高分子成膜物对其进行改性，形成有机-无机复合杂化的硅溶胶涂料，但因为存在有机物，会造成一定的环境污染。

发明内容