無機(jī)涂料未來將替代有機(jī)涂料？實(shí)驗(yàn)力證！

近年來，國(guó)內(nèi)建筑工程市場(chǎng)因國(guó)家對(duì)地下密閉空間用防火、不燃內(nèi)墻涂料的強(qiáng)制要求，推動(dòng)了無機(jī)內(nèi)墻涂料的發(fā)展，國(guó)內(nèi)各大建筑涂料生產(chǎn)商均在進(jìn)行無機(jī)建筑涂料的研發(fā)工作，并不斷推出各自的新產(chǎn)品，讓無機(jī)硅酸鹽涂料在我國(guó)尋覓到了難得的發(fā)展機(jī)遇。

無機(jī)涂料擁有較好的戶外耐候性及附著力，但其耐沾污性對(duì)其使用壽命的影響也同等重要，關(guān)于無機(jī)涂料的制備有較多的文獻(xiàn)可供參考，對(duì)于有機(jī)涂料耐沾污性的研究文獻(xiàn)也較多。但對(duì)于無機(jī)涂料耐沾污性的影響因素，國(guó)內(nèi)鮮有報(bào)道。

專家通過對(duì)硅酸鉀和硅溶膠復(fù)配溶液的粒徑表征，探究了硅酸鉀和硅溶膠共混穩(wěn)定性的依據(jù)；而硅酸鹽涂料的透氣性是其長(zhǎng)處之一，但多孔性的表面必然導(dǎo)致涂層的吸水率較高，從而造成在做耐沾污測(cè)試時(shí)粉煤灰容易集聚到漆膜里面，難以沖洗下來。因硅酸鹽、硅溶膠的特殊結(jié)構(gòu)，與丙烯酸乳液有較大差異，其耐沾污性的機(jī)理也會(huì)不完全相同。

本文通過分析配方中的硅酸鹽含量、硅溶膠含量、粉料結(jié)構(gòu)，助劑的影響，來探討如何實(shí)現(xiàn)高耐沾污性的無機(jī)涂料。

1.1 實(shí)驗(yàn)原料硅酸鉀（AH-K1：模數(shù)3.75~4.15，二氧化硅含量>16%）：澳漢；硅酸鉀（GHSK：模數(shù)4.09，二氧化硅含量20.63%）：國(guó)聯(lián)；穩(wěn)定化硅酸鉀（MOS-1010：模數(shù)3.6，二氧化硅含量16%~18%）：培藤；硅溶膠（MOS-2012）：鉑英特；苯丙乳液（6516-2）：長(zhǎng)興；純丙乳液（7016G）：巴斯夫；苯丙乳液（791ap）：巴斯夫；苯丙乳液（296ds）：鉑英特；苯丙乳液（559ap）：巴斯夫；苯丙乳液（R64）：陶氏；季銨鹽穩(wěn)定劑（SPS）：科萊恩；有機(jī)硅疏水劑（BS1306）：瓦克；聚四氟乙烯蠟粉（TF1778）：路博潤(rùn)；金紅石鈦白（R996）：四川龍蟒；800目硅微粉：廣東玉峰；1000目重鈣（GF110）：廣福；800目滑石粉（CMS-666）：遼化；1250目濕法絹云母（GA-4）：銳格。

1.2 實(shí)驗(yàn)及測(cè)試儀器高速分散機(jī)（GFJ-0.4）：上?，F(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)有限公司；涂層耐沾污測(cè)試儀（QWX）：天津津科材料試驗(yàn)機(jī)有限公司；反射率測(cè)定儀（C84-III）：上?，F(xiàn)代環(huán)境有限公司；耐擦洗測(cè)試儀（BGD526）：廣州標(biāo)格達(dá)實(shí)驗(yàn)器材有限公司。

1.3 涂層制備與性能測(cè)試1.3.1 無機(jī)粘結(jié)物質(zhì)和乳液相容性測(cè)試選取鈣離子穩(wěn)定性較為優(yōu)異的幾款乳液產(chǎn)品，與備選的兩支硅酸鉀做相容性測(cè)試，按照乳液∶穩(wěn)定劑∶硅酸鉀=9∶1∶22的比例混合，觀察是否出現(xiàn)破乳或絮凝現(xiàn)象。1.3.2 無機(jī)涂料樣品的制備實(shí)驗(yàn)配方見表1。

1.3.3 無機(jī)外墻涂料制備工藝（1）預(yù)混合：在分散缸中加入水，再加入助劑，300～500r/min攪拌混合形成膠狀的物質(zhì)；（2）研磨分散：在分散缸中加入鈦白粉、填料，2000～3000r/min轉(zhuǎn)速下打漿研磨20～25min至細(xì)度少于60μm；（3）在分散缸中加入苯丙乳液和季銨鹽穩(wěn)定劑，800～1200r/min混合均勻；（4）在分散缸中依次加入硅酸鉀溶液和剩余的水，800～1200r/min混合均勻，即得。1.3.4 性能測(cè)試方法按照J(rèn)G/T26-2002《外墻無機(jī)建筑涂料》，分別測(cè)試熱儲(chǔ)存穩(wěn)定性、黏度、對(duì)比率、低溫貯存穩(wěn)定性、耐水性、耐堿性、干燥時(shí)間、耐擦洗性、耐溫變、耐老化性、耐沾污性、涂膜外觀等。耐沾污性試驗(yàn)方法按JG/T26-2002中附錄A的方法進(jìn)行，采用粉煤灰作為污染介質(zhì)，評(píng)估污染前后漆膜反射率的變化情況。

2.1 乳液和硅酸鹽適配性分析按照1.3.1中提到的方法，選取不同的硅酸鉀和乳液組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)組合見表2。

探究無機(jī)涂料耐沾污性的首要前提是選擇能穩(wěn)定貯存的產(chǎn)品體系，再做后續(xù)的性能測(cè)試，從表2可以看出：（1）不同的硅酸鹽/硅溶膠搭配不同的乳液時(shí)相容性會(huì)出現(xiàn)不同的表現(xiàn)，小編在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，兩者混合出現(xiàn)破乳的組合，在制成漆之后，均會(huì)出現(xiàn)不同程度的后增稠和膠化現(xiàn)象。因此，該方法可作為判定硅酸鹽和乳液相容性的一種簡(jiǎn)易方法；（2）采用穩(wěn)定化處理的培藤硅酸鉀要比其他硅酸鉀更溫和，乳液對(duì)其容忍度更高，適配范圍更廣，而模數(shù)在一定范圍的澳漢硅酸鉀由于晶型集中度不夠，乳液對(duì)其容忍度最低，相應(yīng)地對(duì)乳液的要求就越高；（3）硅溶膠相比硅酸鉀和各種乳液有更好的相容性，不易產(chǎn)生絮凝或膠化現(xiàn)象；（4）乳液本身的耐堿性越好，則同硅酸鹽復(fù)配的適配性就越好。

2.2 硅酸鹽及乳液搭配對(duì)耐沾污性的影響采取表1中1#配方分別加入不同的乳液和硅酸鉀組合，其他原材料統(tǒng)一，制備樣漆，并制備樣板。按照1.3.4所述性能測(cè)試方法分別測(cè)試各項(xiàng)性能。

由表3可見，不同的硅酸鹽和乳液的組合表現(xiàn)出較大的差異，綜合各項(xiàng)性能的平衡和耐沾污性的最優(yōu)表現(xiàn)，選取MOS1010和791ap進(jìn)行2#、3#、4#、5#配方的實(shí)驗(yàn)，得到的部分性能如表4所示。

由表4中2#、3#、4#配方可見， 耐沾污性跟乳液在粘結(jié)物質(zhì)中的占比相關(guān)性較大，提高乳液含量、降低硅酸鉀含量后，耐沾污性能呈現(xiàn)出上升的規(guī)律（見圖1），但為了達(dá)到較低的有機(jī)物含量，實(shí)驗(yàn)在硅酸鉀中復(fù)配硅溶膠并提高使用量， 耐沾污性也會(huì)提高，如采取該種方式的5# 耐沾污性較4#會(huì)有明顯提升。

2.3 粉料結(jié)構(gòu)對(duì)耐沾污性影響從表4中5#和6#的數(shù)據(jù)中也可以看出， 將配方中的重鈣比例降低，增加硅微粉和云母粉的用量，其耐沾污性也得到明顯提升，原因可能是硅微粉的孔隙率低，填充性好，有效地降低漆膜的孔隙率，而云母粉的片層結(jié)構(gòu)更好地提供了封閉性，使得漆膜表面的積灰容易沖洗干凈，而過量添加重鈣則會(huì)對(duì)漆膜的耐沾污性能起到負(fù)面作用。

 

2.4 助劑對(duì)耐沾污性影響針對(duì)5#配方，嘗試采用添加助劑的方式對(duì)耐沾污性進(jìn)行改善，考慮采用瓦克有機(jī)硅疏水劑BS1306增加涂層疏水性和路博潤(rùn)TF1778聚四氟乙烯蠟粉增加涂層抗粘性能。見表5。

可見，單純采用有機(jī)硅疏水劑并不能使得已經(jīng)吸附到涂膜中的粉煤灰被水沖出，而聚四氟乙烯蠟粉由于在一定程度上降低了粉煤灰在漆膜表面的粘附性，提高了漆膜的滑爽度，因此對(duì)于提高無機(jī)涂料漆膜的耐沾污性有益。

 

 

對(duì)無機(jī)涂料的耐沾污性可能產(chǎn)生影響的幾個(gè)因素所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明，硅酸鹽涂料涂膜表面的疏松多孔是造成耐沾污性能差的主要原因，而漆膜表面能的影響較為有限，因此，提高無機(jī)涂料耐沾污性不是做一個(gè)簡(jiǎn)單的調(diào)整，而是需要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行調(diào)整：（1）提高乳液含量，降低孔隙率；（2）采用硅酸鹽和硅溶膠復(fù)配的方式，并提高無機(jī)粘結(jié)劑的占比，降低孔隙率；（3）通過選用硅微粉和云母粉等一類填充及封閉性能較好的粉料，降低孔隙率；（4）輔以一定量的聚四氟乙烯蠟粉，有助于在一定程度上降低漆膜表面能，提高耐沾污性，通過上述方面的綜合考慮，才能做出符合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)耐沾污要求的產(chǎn)品。