铝溶胶改性钠水玻璃无机内墙涂料的研制

李燕 梁瑶莹 农毅 王露甲 王智君 黄映恒

摘  要：采用适量的铝溶胶作为钠水玻璃的改性剂，改变助剂、颜填料的加入量，来调节涂料的粘度、耐水性和成膜时间。用磷酸、氧化铝、硅灰、贝壳粉等制备硅酸钠的固化剂进一步促进钠水玻璃的交联成膜。选用少量苯丙乳液作为辅助成膜物质，制备出一种耐水、耐擦洗、强附着力的无机内墙涂料，其具有价格低廉，环保无污染的特点。

关键词：铝溶胶;钠水玻璃;内墙涂料;耐擦洗;无污染

1.前言

与有机涂料相比，无机涂料的优越性较为突出，首先无机涂料具有优良的耐高温性能，长期耐高温达到400-1000摄氏度，短期耐热可达1500摄氏度;其次无机涂料在耐候性、耐溶剂型方面均很优异;第三无机涂料所用的原材料直接来至于自然界，资源丰富、价格也比较低廉，这是许多有机涂料难以达到的，第四，无机涂料对环境污染小，不释放甲醛和可挥发性有机物，且能耗低、生产成本低、投资低。本文首次采用铝溶胶作为钠水玻璃改性剂，与钠水玻璃中的Si-O组成三维网络结构，这由Si，O，Al元素组成的结构具有高键能的共价键，具有很强的方向性，不易发生改变，能够形成结构稳定的漆膜，有效的提高了水性无机涂料的耐水，耐刷洗，耐久等性能。

2. 實验部分

2.1 铝溶胶的制备

将55g氨水溶液加入三口烧瓶中，升温至85—90℃，然后加入12.4gAlCl3水溶液进行水解反应，反应1h后加入8g胶溶剂使沉淀产物胶溶，待解胶完全，在合适的温度下陈化1—2小时后进行洗涤过滤，再加250g蒸馏水进行搅拌分散即可制得稳定的铝溶胶。

2.2钠水玻璃的改性

铝溶胶改性钠水玻璃，即利用铝溶胶为改性剂，改变钠水玻璃间的配位结构，形成Al-O-Si交联结构，提高了钠水玻璃的成膜性能，能有效解决无机涂料耐刷洗性差，抗裂性能不好等问题，与此同时能使涂料具有良好的施工性能和涂膜性能，并提高其耐水性，耐久性，耐高温性能。

其具体操作步骤为：称取300g硅酸钠、30g铝溶胶、30g水，放置于容器内，进行搅拌分散，800r/min的转速下，搅拌30min后即可静置待用。

2.3固化剂的制备

采用无机盐改性磷酸铝固化剂通过负载、烧结等手段，制备了新型的水玻璃固化剂，实现初步控制水玻璃的固化速度，并提高固化后的耐水性能和韧性。

氧化锌改性贝壳粉的制备：

（1）称取297g的Zn（NO3）2·6H2O溶于无水乙醇中;

（2）加入38g的PEG-2000和（2～3）g冰乙酸，混合均匀，加入594g贝壳粉，50℃下搅拌均匀;

（3）缓慢滴加体积比1：1的氨水和无水乙醇的混合溶液10mL，保温反应2小时，室温静置12小时;

（4）过滤、洗涤、干燥、煅烧，备用。

固化剂的制备：

（1）磷酸与氢氧化铝摩尔比1：1反应;

（2）将产物烧结，破碎，研磨;

（3）将所制的氧化锌改性贝壳粉与磷酸铝粉末混合烧结，破碎研磨至粒度达标;即可得到改性磷酸铝固化剂。

2.4铝溶胶改性钠水玻璃无机涂料的制备

将水、纤维素溶液、消泡剂、润湿剂、分散剂、多功能助剂加入容器内高速分散2分钟（1000r/min），然后在1500r/min的转速下添加称量好的钛白粉、重钙、滑石粉、高岭土以及制备的水玻璃固化剂和改性钠水玻璃，分散30分钟，最后在800r/min下添加苯丙乳液、防腐剂后匀速搅拌20分钟。

3.结果与讨论

3.1 水玻璃的改性

钠水玻璃实际上是硅酸钠在水中形成的胶体溶液，是稳定的胶体结构可以表示.对水玻璃进行改性是为了促进硅氧聚阴离子进一步聚合，使某种憎水基团取代一部分水玻璃分子两端的钠离子而提高耐水性。铝溶胶是带正电的一水合氧化铝微细粒子分散在水中的胶体溶液，铝溶胶的胶体是由包围胶核的吸附层和扩散层构成的双电层结构。因这些胶粒表面带有相同的正电荷，产生静电斥力，使胶粒不易凝聚成为稳定的溶胶。

铝溶胶能够改变钠水玻璃间的配位结构，形成Al-O-Si交联结构，提高了钠水玻璃的成膜性能，同时由于铝溶胶的极性基团与硅羟基之间以氢键建合，在水玻璃表面形成保护层，阻碍了凝胶胶粒的长大，从而使交联形成的漆膜更加致密，增强防水性能。

3.2固化剂的制备和性能

水玻璃在常温干燥过程中，多价阳离子取代Na+和K+离子，形成不溶涂膜，同时，使用能缓慢释放出弱酸的物质作为固化剂。钠水玻璃的固化速度取决于磷酸铝水解生成H+的速度，磷酸铝是一种低强度的酸，其水解生成H+的速度适中，且可以利用氧化锌改性贝壳粉加以控制。通过氧化锌改性的贝壳粉调节磷酸铝的水解出H+的速度，来控制水玻璃的固化速度。

不同比例的混合粉末对水玻璃涂料的耐水性的影响。从实验结果能看出，磷酸铝与氧化锌改性贝壳粉的比例为7：3时为最佳。

4. 结束语

采用铝溶胶改性钠水玻璃作为成膜基料，使用复配的混合固化剂，配合贝壳粉填料等，制备了耐水、耐擦洗性、无污染的无机内墙涂料。

参考文献

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