环保型硅酸盐防锈涂料配方探究

环保型硅酸盐防锈涂料配方探究

孙晓军1 ,臧洪禹2 ,张建会3通讯作者

1锡林郭勒盟双源有色金属冶炼有限公司  内蒙古  锡林郭勒   026000  2赤峰中色锌业有限公司 内蒙古 赤峰  024000  3中山职业技术学院

摘 要：无机硅酸盐涂料自身具有防霉防锈的功能功效，涂料的功能功效主要来自于其中的功能填料成分，适当提高功能填料的用量，理论上可使涂料的功能功效得到相应的提高。使用模数高的硅酸钾溶液可有效提高涂料成膜数。本文通过调节硅酸钾用量，并进行性能测试，确定最优配方。

关键词：无机硅酸盐涂料；功能填料；成膜数；硅酸钾

1引言

无机硅酸盐涂料用于建筑内外墙有着悠久的历史，早在几千年前，我国西部人们将其应用于绘画及建筑装饰。但无机涂料真正受到人们的重视是上世纪70年代爆发石油危机之后，国外纷纷进行无机硅酸盐涂料的开发。无机硅酸盐涂料发展至今主要是双组分硅酸钾外墙涂料，复合适量有机基料的硅溶胶外墙涂料、无机防霉涂料、无机绝热涂料、无机防火涂料、水泥-苯丙乳液外墙涂料以及酸改性钠水玻璃涂料等[1-3]。硅酸钾溶液属于自干/气干型无机盐树脂，可通过水分挥发及与空气中CO2反应固化，是一种典型的空气自干型无机树脂[4-5]。利用这一特性，使用硅酸钾树脂为组分1，另一组分为颜填料分散浆，两组分混合后涂刷成膜，在硅酸钾干燥固化后获得纯无机的涂层。再通过将乳液与无机涂料体系两者进行物理混合分散，形成一个有机-无机双体系涂料。使获得的漆膜表面平整均匀，无明显颗粒物；贮存稳定，施工性能、成膜性能良好 。

2实施部分

2.1 实验材料与设备

2.1.1 实验设备

    数显高速分散机、烘箱、分析天平、盐雾试验机、涂层测厚仪、比重计、漆膜耐冲击测试仪、旋转粘度计、刮板细读计、拉开法附着力测试仪、电子显微镜。

2.1.2 实验材料

    硅酸钾、有机膨润土、气硅、分散剂、钛白粉、硅丙乳液、立德粉、云母粉、三聚磷酸铝、硅灰石粉等。消耗材料有马口铁片、钢板等

2.2 实验方法

将有机膨润土、钛白粉、氧化锌、滑石粉、硅灰石粉按照设定的配合比在烧杯中进行物理混合，在室温25℃下搅拌20 min，并添加适量分散剂、润湿剂、消泡剂得到混合浆料组分A；搅拌后的组分A与一定量的组分B模数为3.5的硅酸钾溶液混合，用数显高速搅拌机将混合体系高速( 900 r/min)分散30 min；即得到成型的涂料体系。用涂布器将涂料涂覆在预先处理好的马口铁片上，按照室温进行固化，制备成型的涂层样板。

表1 组分A配方

2.3 性能检测

记录表面风干时间

将制备成型的涂层样板放在空气流通处自然风干，用计时器记录好表干时间。

测pH值

撕下一条pH试纸，放在表面皿中，用一支干燥的玻璃棒蘸取一滴成型涂料，滴在试纸中部，再根据试纸的颜色变化与标准比色卡比对就可以知道溶液的酸碱性度。

测试耐水性

将制备成型的涂层样板放在装满水的大烧杯中，观察涂层浸水后的表面变化情况，与未浸水涂层进行比较，每隔24h记录一次，当涂层表面开始出现皱皮、鼓泡等现象时，即为涂层的耐水时间。

测试存放稳点性

将制备成型的涂料放在密封的白色胶罐中，观察涂料表面变化情况，每隔24h记录一次，当涂层表面开始出现皱皮、龟裂、结团等现象时，即为涂层存放时间。

测试涂层硬度

用不同硬度的2B铅笔在涂层样板表面轻轻推动，当涂层样板表面被划破的现象出现时，即为涂层的硬度。

测试涂料涂刷性能

制备涂层样板时，用肉眼观察涂料在马口铁片上的流平性的好与差；风干后用手触碰涂层表面，感觉表面平滑与粗糙情况。

3 结果与讨论

3.1硅酸钾含量的探究

组分A为去离子水、分散剂、润湿剂、消泡剂、有机膨润土、钛白粉、滑石粉、硅灰石粉，分别以5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%含量的硅酸钾溶液作为组分B。先将组分A在搅拌机中分散20min，再加入不同含量的硅酸钾溶液继续分散30min，做8组平衡实验。

表2 硅酸钾含量的影响

表3 涂层样板和涂料的稳定性

由表2可知涂层表面风干时间都在20~30min的范围内；结合表3，涂层在耐水性方面硅酸钾含量为5%~10%表现很差，而硅酸钾含量在20%以上的基本能在浸泡5天以上不会脱落。结合表2.1.3，涂料的存放稳定性很差，全部的8组基本都在2天内分层了。涂层硬度方面，只要硅酸钾含量在10%以上就能达到5H以上。涂刷性能方面，硅酸钾含量为5%~20%的涂层容易掉粉，而含量为40%~60%的涂层很容易结团，很难在铁片表面分散开来。

4 结论

硅酸钾溶液对涂料体系稳定性的影响随着含量的增加而变差。在硅酸钾涂料中，硅酸钾在体系中以胶粒的形式存在。随着硅酸钾含量的增加，由低聚硅酸盐向高聚硅酸盐转化的硅酸钾逐渐聚集形成胶粒。实验结果显示：随着硅酸钾含量的增大超过30%，胶粒的尺寸增大，涂料黏度也变大，同时硅酸盐结构中活性硅羟基数量增多，因此硅酸钾溶液会随着时间的延长而逐渐老化，导致其贮存稳定性变差。而硅酸钾含量为5%~20%的涂料就因为含量太低，导致成膜物不足，容易掉粉和耐水性差。含量为30%的硅酸钾溶液做成的涂料稳定性较好，所制涂料黏度适中，涂层外观良好。

参 考 文 献

[1]王亚峰.水玻璃无机涂料的研制及发展趋势[J].科技传播,2011(07):80-81.

[2]彭刚阳. 硅酸钾/硅溶胶基水性无机涂料的制备与性能[D].华南理工大学,2012.

[3]王政芳,罗广建,陈海生,刘伟区.无机硅酸盐涂料的研制及应用[J].广州化学, 2014, 39(03):1-6.

[4]吴蓁,白云兵.硅丙乳液及其建筑涂料的制备和性能研究[J].新型建筑材料，2005(03):15-19.

[5]焦方方,陈效华,卢磊,王秀田,严伟.无机涂料的研究进展[J].新材料产业, 2010 (06):50-53.

[6]杨宏波,刘朝辉,班国东,丁逸栋.无机硅酸盐涂料耐水性提高途径分析[J].涂料工业,2017,47(08):9-14.