硅溶胶在水性涂料中应用原理

无机涂料硅溶胶稳定剂增稠
无机涂料硅溶胶稳定剂主要用于提高无机涂料的稳定性，防止涂料在存储和使用过程中出现各种不良变化，如沉淀、分层、凝胶化等。

同时，它还可以改善涂料的施工性能和涂膜性能，使涂料更易于施工，形成的涂膜更加均匀、平滑、耐久。

关于硅溶胶增稠剂，其主要功能是提高涂料的粘度，使涂料在施工过程中更易于控制，防止涂料流淌、滴落等现象的发生。

同时，增稠剂还可以改善涂料的触变性，使涂料在施工过程中更加稳定，减少因施工条件变化而引起的涂料性能波动。

在无机涂料中，硅溶胶增稠剂通常与硅溶胶无机高分子涂料一起使用，以提高涂料的粘度和稳定性。

同时，硅溶胶增稠剂还可以与无机粘结剂、填料等其他组分协同作用，形成更加稳定、耐久的无机涂料体系。

需要注意的是，硅溶胶增稠剂的使用应根据具体的涂料配方和施工条件进行调整，以保证涂料的性能和使用效果。

同时，在使用过程中应注意安全，避免与皮肤、眼睛等接触，如有不慎应立即停止使用并寻求医疗帮助。

硅溶胶耐高温涂料配方
硅溶胶耐高温涂料是一种高温环境下使用的防腐涂料，具有很好的耐高温和耐化学腐蚀性能，广泛应用于铁路、航空航天、石化等行业。

下面为大家介绍硅溶胶耐高温涂料的配方。

1.原材料
主要原材料包括硅溶胶、钛白粉、活性氧化铝、环氧树脂、固化剂、稀释剂、磷酸铁、氧化铬等。

其中，硅溶胶是涂料的主要成分，钛白粉和活性氧化铝用于增加涂料的遮盖力和硬度，环氧树脂和固化剂用于增加涂料的黏附性和硬度，稀释剂用于调整涂料粘度，磷酸铁和氧化铬用于增强涂料的抗腐蚀性能。

2.配方比例
硅溶胶：40%
钛白粉：20%
活性氧化铝：5%
环氧树脂：25%
固化剂：10%
稀释剂：5%
磷酸铁：2%
氧化铬：3%
以上比例是一个基础配方，可以根据具体应用场景进行调整。

3.制作过程
（1）将硅溶胶、钛白粉、活性氧化铝、环氧树脂放入搅拌机中，搅拌均匀。

（2）将稀释剂加入搅拌机中，调整涂料粘度。

（3）将磷酸铁和氧化铬加入涂料中，搅拌均匀。

（4）根据需要添加固化剂。

（5）搅拌均匀后，放置一段时间使其自行反应，达到最佳使用效果。

4.注意事项
在制作过程中需要加入少量的助剂，如流平剂、防沉淀剂等，以获得更好的涂料效果。

另外，在涂料使用过程中应注意控制涂料的温度，以免发生分层或硬化不完全的情况。

维普资讯
２２
田 华 ，陈连 喜等 ：硅 溶胶
机械 、光学及 电性能 。
２ 硅 溶 胶 的 制 备
硅溶胶的制备可 以采用不 同的工艺路线 ，水溶性硅酸盐 、ＳｉＣ１４、（ＲＯ）４Ｓｉ或元素 Ｓｉ等均
可作为硅的来 源。
硅溶胶 的制备方法 主要 有 以下 几种 ：
硅溶胶 的胶 团结 构用 以下化学式 表示
｛Ｅｓｉｏｔ］ ｎＳｉ０；一 ｚ（力－ｘ）Ｈ＋｝ 一· ２ Ｎａ＋，
—— 、
胶 核
吸附层
扩散 层
胶 粒
（反离 子 ）
胶 团
， 很 大 ，且 ｍ ＜门。 硅溶胶具有如下特点 ： １）硅溶胶是低粘度 的胶体溶液 ，分散性好 ，叫 充 分浸入充填到 体物 ，特５ｊｌｊ是多４Ｌ＇Ｐ 物 质 中，并使其表面平 滑 ；２）硅溶胶具有 良好 的粘接性 ，通 过 丁：燥 或烧结 ，ｉｉ］‘形成坚 的膜 ， 不仅成膜温度较低 ，而且一旦成膜就 不会再溶解 在水中和变质 ；３）硅溶胶粒子表面的硅醇羟 基 和吸附水可 提高润湿性 ，通 过金 属离子取代 硅溶胶 中的部 分硅原 子州‘控 制硅溶胶 的 带电 性 ；４）硅溶胶具有优 良的反应性 ，并 能在均相进行 ，通过 与有机树 Ｊ】日Ｐ＿ａＨ／ 均匀混合 ，ＩｌＪｒ改进其
需要 ＮａＯＨ溶液进行 树脂再生 ；而当Ｉ；臼离子 交换树脂进 行离子 交换后 ，已失去交换能 力，需
的制备 ，粒子增长 反应 ，浓缩 ，纯化等过程制备出硅溶 胶产品 离子交换法 的具体过 为 ：
（１）离子交换 反应 首先将水玻璃用蒸馏水 稀释 ，按一定流速通过 阳离子交换树脂层 ，使水玻璃 中 Ｎａ 与 ｍ
离子交换树脂上 的 Ｈ 进行离子交换 ，并随时取样检查 。此ｆ１寸，水玻璃 中的 Ｎａ 已被去除 ， Ｈ 与水玻璃 中的 ￥０４２－离子化合成具有活性的聚硅酸溶液稀液流 出 离子 交换 反应式为 ：

硅溶胶涂料配方说明
硅溶胶涂料的主要成分包括无机硅溶胶、有机硅溶胶和稀释剂。

其中，无机硅溶胶是硅溶胶涂料的主要成分，它能够形成一层致密的硅氧化物膜，提供涂料的耐候性和耐热性。

有机硅溶胶主要用于提高涂料的附着力和柔
韧性。

稀释剂则用于调节涂料的黏度和流动性。

1.准备硅溶胶：将无机硅溶胶和有机硅溶胶按一定比例混合，搅拌均匀，得到硅溶胶溶液。

2.添加稀释剂：将硅溶胶溶液中加入适量的稀释剂，按需调节涂料的
流动性和黏度。

3.搅拌均匀：使用搅拌器将溶液搅拌均匀，确保各组分充分混合。

4.过滤：通过过滤器将溶液过滤，去除其中的杂质和颗粒，得到纯净
的涂料。

5.调节pH值：根据需要，使用酸碱调节剂调节涂料的pH值，以确保
其适应不同的涂覆基材。

完成上述步骤后，硅溶胶涂料就制备完成了。

下面将简要介绍硅溶胶
涂料的主要性能：
1.高透光性：硅溶胶涂料具有良好的透光性，能够使被涂覆物表面保
持原本的光洁度和明亮度。

2.耐候性：硅溶胶涂料能够在极端的气候条件下保持其性能稳定，不
易受到紫外线、高温和潮湿的影响。

3.耐磨性：硅溶胶涂料具有良好的耐磨性，能够在使用过程中抵抗刮
擦和磨损。

4.耐酸碱性：硅溶胶涂料能够耐受一定浓度的酸碱腐蚀，不易受到化学溶剂的侵蚀。

5.附着力强：硅溶胶涂料具有良好的附着力，可以牢固地附着在各种涂覆基材上。

总结：硅溶胶涂料的配方制备过程相对简单，主要成分包括无机硅溶胶、有机硅溶胶和稀释剂。

硅溶胶涂料具有高透光性、耐候性、耐磨性和附着力强等优点，广泛应用于建筑、汽车等领域。

因为硅溶胶成膜后具有极好的耐水、耐高温和耐腐蚀 性，因此被广泛应用于涂料行业。但由于硅溶胶中的 Si-O键的刚性较强，无变形能力，成膜过程中体积收 缩较大，容易出现裂缝、微孔龟裂等不良缺陷。
为了防止硅溶胶涂膜在硬化过程中发生脆裂，一般在 无机涂料中添加纤维或纤维状填料，或者用有机高分 子成膜物改性，使有机树脂填充在-Si-O-Si-网状结构 的间隙中，屏蔽残存的羟基，减少涂膜对水的敏感程 度，弛缓涂膜在冷热交替时的伸缩作用，提高涂膜的 韧性、抗冲击性和耐水性等。
硅溶胶的应用
当焙烧温度为1 000℃和 1 200℃时，型壳X射线 衍射分析图谱的物相衍
射峰重合，含量基本一
致，型壳的基本物相包
括莫来石、方石英、氧 化铝和玻璃相。
图5 型壳物相的XRD图谱
硅溶胶的应用
高温焙烧型壳后发现，焙烧温度低于1 300℃时，型壳 表面形态无明显变化；但1 300℃以上时，随着温度升 高，试样颜色明显由白变黄，并出现斑点，同时温度 越高，试样变形越大，表面形态变化越明显，特别是 焙烧温度高于1 500℃的试样已经互相粘结。
硅溶胶的应用
文献：硅溶胶型壳经高温作用后的形态和强度变化
原料：硅溶胶、煤矸石粉砂 煤矸石是铝硅系的耐火材料，主要成分为SiO2和Al2O3，
另外还含有一些氧化物杂质成分。硅溶胶中的SiO2质 量分数为31.00%，硅溶胶中也含有质量分数为0.35% 的碱性氧化物Na2O。
表1 煤矸石粉砂的主要成分
硅溶胶的基本性质
当加热到110℃时，硅溶胶中的自由水已经完全失去，当 加热到140~220℃时，硅溶胶脱附物理吸附水。当温度升 高到400~700℃时，硅溶胶中二氧化硅粒子表面硅醇间缩 聚失水，即脱出化学吸附水，失水的硅凝胶变成了无定形 SiO2 。

重要无机涂料来源：世界化工网：无机涂料是涂料工业中最重要的组成部分。

一般说来，以水溶液无机聚合物为粘结剂的涂料就叫无机涂料。

在世界范围内，无机涂料占建筑涂料总量的40%左右。

传统的石灰水，大白粉，可赛银等就是以生石灰，碳酸钙，滑石粉等为主要原料加适量东周胶配制而成的内墙涂刷材料。

他们的耐水性差，涂膜质地疏松，易起粉，早已被以合成树脂为基础配制成的各种涂料所取代。

但硅溶胶，水玻璃的出现，又赋予无机涂料以新的生命。

80年代末我国开始研制，现已开始生产的以硅酸钾为主要粘结剂的JH80-1和以硅溶胶为主要粘结剂的JH80-2系列无机涂料，已成功地用于内外墙的建筑装饰。

另外还开发了用于桥梁，石油钻井平台，石油贮槽，造船以及海洋及结构方面的无机富锌底漆，磷酸盐系列涂料以及适于涂覆陶瓷，玻璃，水泥制品，塑料，木材等表面上的新型陶瓷涂覆剂等。

人么对无机涂料的要求也会越来越高，今后将趋于高装饰性，噶耐久性及高性能涂料的方向发展。

建筑涂料按其化学成分分为有机涂料和无机涂料两大类。

尽管有机高分子建筑涂料具有粘结强度高，装饰性和韧性好等优点；但从防燃性，耐酸碱性，低温成膜性及节约能源，防污染方面看，无机涂料具有有机涂料无法达到的性能。

概括起来无机涂料有以下特点:①原料资源丰富，生产工艺比较简单，价格较低，节约能源，减少环境污染；②粘结力较强，对基层处理要求不是很严；③材料的耐久性好，遮盖力强，装饰效果好；④温度适应范围宽；⑤颜色均匀，保色性能持久；⑥有良好的耐热性，防火性，无毒等。

可见，无机涂料是一种极具发展前途的建筑涂料。

一、碱金属硅酸盐涂料1.成膜特征与典型配方碱金属硅酸盐（M2O·mSiO2·nH2O）又称水玻璃，常指硅酸钠，硅酸钾，硅酸锂，还包括硅酸按在内的四种水溶液。

其中，常用的是硅酸钠和硅酸钾作为主要成膜物。

他们的成膜特征见表7-2.以硅酸钾为主要成膜物的建筑涂料耐水性较好，与水泥基层粘结牢固，又有较优异的耐候性，以及成膜温度低等特点，所以该类产品发展迅速，按目前国内使用时间较长的箭镞涂料进行比较，有工程实例可查的建筑外墙涂料，能坚持10年以上涂膜无大裱花的仅有2~3种，其中之一就是硅酸钾作为主要成膜物的涂料。

硅溶胶化学成分一、硅溶胶的基本成分1.硅溶胶听起来像个高大上的东西，其实它就是一种透明、胶状的液体。

它的主要成分其实很简单，大家常常说它是一种含有硅的溶液。

那到底硅是什么呢？硅是自然界中一种非常常见的元素，几乎无处不在。

说到这里，大家可能会想：哦，原来它就是那种用来做玻璃、做电脑芯片的东西？没错！硅，正是我们现代科技世界的重要一环。

所以硅溶胶的出现，简直就像是科技与自然的完美结合。

2.硅溶胶中最重要的成分就是二氧化硅。

二氧化硅，听名字就有点科学范儿了，它其实就是硅和氧结合的化学物质。

你别看它名字简单，这二氧化硅可是大有来头的。

比如说，我们日常生活中常见的沙子、玻璃，这些都是二氧化硅的身影。

硅溶胶中的二氧化硅，经过特殊的加工和处理后，变成了微小的颗粒，悬浮在液体中，形态就像是细小的颗粒在液体里自由漂浮着。

你可以想象一下，一颗颗小小的“硅珠”在水中游弋，挺神奇的吧？3.硅溶胶的另一个成分，就是水。

水是我们地球上最普通但又最神奇的物质，它不仅能滋养万物，还能在各种反应中扮演不同的角色。

在硅溶胶里，水起到溶剂的作用，它将二氧化硅颗粒分散开来，让整个溶液保持均匀。

所以说，水对于硅溶胶的形成至关重要，它就像是一个默默奉献的幕后英雄，虽然我们看不见，但没有它，硅溶胶就不会那么“溜”。

二、硅溶胶的化学特性1.如果你以为硅溶胶就只是一个普通的液体，那你可就大错特错了！它的化学性质可是非常独特的。

它有很强的稳定性。

我们知道，很多化学物质一遇到温度变化或者环境变化就容易分解或者发生反应，但硅溶胶却能在一定的条件下，保持很好的稳定性。

这也就是为什么它在工业生产和科学研究中经常被用到的原因之一。

它不容易受到外界的干扰，就像你朋友那种永远不慌不忙的人，稳得很。

2.除了稳定性，硅溶胶还有很强的亲水性。

亲水性是什么意思呢？简单来说，硅溶胶喜欢和水亲近。

它的二氧化硅颗粒表面带有一些带电的基团，这些基团与水分子产生强烈的相互作用力，形成一种紧密的“亲密关系”。

硅溶胶的性能硅溶胶的性能硅溶胶是胶体二氧化硅的简称，其基本成分是无定型二氧化硅，并以10~20纳米的粒径均匀地分散于水中。

其外观为乳白色或白色半透明状胶体溶液，是一种良好的无机粘结剂，具有无毒、无味、耐高温、隔热、绝缘性能好、比表面积大、吸附力强、热膨胀系数低等优点1、硅溶胶具有较大的吸附性：硅溶胶中无数胶团产生的无数网络结构孔隙，在一定的条件下对无机物及有机物具有一定的吸附作用。

2、硅溶胶具有较大的比表面积：比表面积一般为250~300平方/g。

3、硅溶胶具有较好的粘结性：因其胶团尺寸均匀，并在10~20nm左右，自身风干即产生一定的粘接强度，但强度较小。

如将硅溶胶加入某种纤维或粒状材料中，然后干燥固化即可成坚硬的凝胶结构，会产生较大的粘接性（一般46.7Kg/cm2左右）。

4、硅溶胶具有良好的耐温性：一般可耐1600℃左右。

5、硅溶胶具有较好的亲水性和憎油性：可以用蒸馏水稀释至任意浓度，而且在稳定范围内随稀释度的增加而稳定性增强。

但加入有机物或多种金属离子中又可产生憎水性。

6、硅溶胶具有“高度的分散性”，“较好的耐磨性”和良好的“透光性”等。

因此，可作为良好的“分散剂”，“防腐剂”，“絮凝剂”，“冷却剂”和特殊的“光学材料”等。

应用于涂料行业，能够使涂料牢固，具有耐水、耐火、耐污、耐高温、涂膜强度大、色泽艳丽、不褪色等优点。

还可以应用于耐酸、耐碱、防火涂料和远红外线辐射涂料。

硅溶胶无机高分子涂料是近几年发展起来的。

Si2O含量20%-30%，Na2O含量0.3%，以这种硅溶液/胶为基料，配合颜料和各种助剂而制成硅溶胶无机高分子涂料。

硅溶液在失去水分时，单体硅酸逐渐聚合成高聚硅胶，随水分的蒸发，胶体分子增大，最后形成-SIO-O-SIO-涂膜：IO-SI-OH+HO-SI-OH因氧化钠在硅溶胶中的含量低，硅溶胶具有一定量成膜溶解的特性，其耐水性、耐热性能明显优于有机涂料。

涂膜致密且较硬，不产生静电，空气中各种尘埃难粘附。

的苯基／ 甲基 比一 般 是 １ １ ． ，而 国产硅 树 脂 ． ～１２ 的苯 基／ 甲基 比是 ０ ３～０ ５ ． ． ，所 以道康 宁硅 树 脂 的耐 热性 一般 比国产 硅树 脂高 。 若 将 温度 提 高 到 ４ ０Ｃ以上 ，硅树 脂 上所 有 ０￣ 的取代 基 都会 氧化 ，那 时含较 多苯 基 的硅树脂 的
１８ ９ ３年 发 现 ，金 属 表 面 用 丙 烯 酸 共 聚 物 、 环 氧
空 气 中 ２０Ｃ时 的半 衰 期 ／ ５￣ ｈ
＞ｌ Ｏ Ｏ ０ ０ｏ
＞ ｌ ００ ０Ｏ
树脂 、硅溶 胶 和 三 烷 氧 基 硅 烷 组 成 的底 漆 涂 装 后 ，可 提供 卓 越 的 可 涂性 、脱 脂 性 和 耐腐 蚀 性 ；
进工 艺 和配方 来解 决 。但 从 另一个 角度 看 ，苯基
可 改善硅 树脂 和有 机树 脂 的相容 性 ，这为用 硅树
啸 吼 王 材 料 ｜
脂 改 性有 机树 脂提供 了有 利条 件 。如果 两者 混溶
第２ 卷 ６
从 表 ４可见 ，纯硅 树脂 的耐 高温性 能优 于有
表 ２ 硅 树 脂 上 的 各 种 取 代 基 的 半 衰 期 侧 基 种 类
苯 基
层 的过 程 ，多用 于 铝 、镁 及 其合 金 的处理 ；对 钢 铁也 能 形成 铬化 层 ，但很 少 单独使 用 。由于铬 对 环境 有 污 染 ，所 以 人 们 开 始 寻 找 铬 的 替 代 品 。
中吴晨 光化 工研 究 院的一 个硅 树脂 品种在 广 州老 化 所 进行 耐 热 性 试 验 ，测 试 结 果 为 ２ ０ １＇ 右。 Ｅ左
机树 脂 ；对 于硅 树脂 改性 有机树 脂 ，随着 硅树 脂

建筑涂料基础材料(基料)一、组成建筑涂料由基料(成膜物质、胶黏剂等)、颜料、填料、溶剂(或水)及各种配套助剂所组成。

基料是涂料中最重要的组分,对涂料和涂膜的性能起着决定性的作用。

水性涂料中的基料主要是有机高分子类聚合物,主要有聚合物乳液类：苯乙烯－丙烯酸酯共聚乳液、纯丙烯酸酯共聚乳液、有机硅氧烷－丙烯酸酯共聚乳液、乙酸乙烯－丙烯酸酯共聚乳液,水溶性树脂类：聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛。

无机类有水玻璃(钾、钠硅酸盐类)、硅溶胶等。

有机－无机复合类。

颜料也是涂膜的组成部分,因为它不能离开主要成膜物质而单独构成涂膜,故称为次要成膜物质。

它在涂料中的主要作用是使涂膜具有所需要的各种色彩和一定的遮盖力,对涂膜的性能也有一定的影响。

主要有无机类：二氧化钛、氧化锌、锌钡白(立德粉)、氧化铁红、氧化铁黄等。

有机类：碳黑、酞菁蓝等。

填料又称体质颜料,主要作用是在着色颜料使涂膜具有一定的遮盖力和色彩以后,补充所需要的颜料分,对涂膜起“填充作用”以增大涂膜厚度,并提高涂膜的耐久性及硬度、降低涂膜的收缩率、改善涂膜的开裂程度等。

另外,填料的使用还可以降低涂料成本。

水性涂料中的填料主要是：碳酸钙、硅酸铝（合成硅酸铝、煅烧高岭土）、娟云母粉、滑石粉、硅灰石粉、沉淀硫酸钡等。

助剂也称辅助成膜物质。

主要作用是改善涂料和涂膜的某些性能。

一般用量很小,但对涂料的性能有显著影响,特别是对水性建筑涂料尤为显著。

溶剂(或水)也是辅助成膜物质。

主要作用是调节涂料的黏度及固体含量。

二、基料建筑涂料中的主要成膜物质常称为基料,俗称为粘结剂。

也有将成膜物质与相应助剂匹配的液体称为基料的。

作用是将涂料中的其他组分粘结成一整体,当涂覆于物体表面时,能形成均匀、连续的保护膜。

基料的性质直接影响最终涂膜的性质,如硬度耐水性耐候性施工性及其他物理性能等。

一般要求应能常温成膜、具有较好的耐水性、具有较好的耐碱性、具有较好的耐候性。

次外,还决定涂料的状态及最终涂膜的成膜方式,如单组分、双组分、室温干燥成膜、室温交联成膜等。

硅溶胶基水性纯无机涂料的制备单晓宇;王盛鑫;张连红;蒋林时【摘要】以纳米硅溶胶为成膜物质,重质碳酸钙、云母、钛白粉为颜填料,海泡石和无机纳米改性剂为功能填料,硅酸镁铝为增稠剂,制备无机涂料.探讨了海泡石、无机纳米改性剂用量对成膜性能的影响.结果表明,性能优异的无机涂料配方为:固含量30％,平均粒度22 nm的碱性硅溶胶做成膜物质,海泡石与无机纳米改性剂功能填料占SiO2的55％和33％,PVC含量49％.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2018(047)006【总页数】5页(P1195-1199)【关键词】无机涂料;硅溶胶;功能填料;海泡石;性能【作者】单晓宇;王盛鑫;张连红;蒋林时【作者单位】辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001;昊华骏化集团有限公司,河南驻马店 463000;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001;辽宁石油化工大学化学化工与环境学部,辽宁抚顺 113001【正文语种】中文【中图分类】TQ638硅溶胶(又称为二氧化硅胶体)，是纳米级二氧化硅粒子在水中的均匀分散液，耐化学腐蚀及成膜不溶于水等优良性能，广泛应用于众多领域[1-2]。

硅溶胶基无机涂料以硅溶胶为粘结剂，配以矿物颜料、填料、助剂等，经充分搅拌研磨而成的涂料，是目前最具发展前景的建筑涂料之一，其中的SiO2具有较高的活性，易于粘接涂料中的粉状颗粒，成膜机理是形成了Si—O—Si立体网状结构[3]。

因此，它用于涂料最突出的优点是成膜不可逆性，故具有良好的耐水性[4-5]。

由于硅溶胶涂膜存在着开裂的致命缺陷，几乎没有单独使用硅溶胶作为成膜物质制备涂料的报道，目前市场上所谓的硅溶胶基无机涂料，多为硅溶胶复合高分子有机乳液制得的有机-无机杂化涂料，但有机乳液的使用会造成环境污染。

季晓玲[6]提到的独立成膜硅溶胶，使用了有机物对硅溶胶进行改性，使同样固含量的硅溶胶粘度明显增大。

对于环境污染日益严重的今天，需要一种硅溶胶基水性纯无机涂料的面世来弥补技术上的空白。