浅析水玻璃涂料固化机理及提高其耐水性的途径

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1、浅析水玻璃涂料固化机理及提高其耐水性的途径康永(陕西金泰氯碱化工有限公司技术部，陕西榆林718100)摘要：综述了近几年所研究的水玻璃的固化机理，以及提高其耐水性的途径，以促进和拓宽水玻璃的改性研究及应用领域。尖键词：水玻璃涂料；固化机理；耐水性中图分类号:TQ360.7文献标识码：A文章编号：10094696(2011)09・0033・05水玻璃是多种聚硅酸盐的复杂溶液，是一种性能良好的涂料。但是各种聚硅酸盐的聚合度和分子结构及其含量均无法测定•原因是水玻璃的组成开仅随模数、浓度和电解质含量而改变，而且也随存族时间而不断变化。水玻璃可

2、分为硅酸钠水玻璃、硅酪钾水玻璃、硅酸锂水玻璃、硅酸盐季镀水玻璃和钾钠硅酸盐水玻璃等。但除硅酸钠水玻璃得到大量应耳外•其他硅酸盐水玻璃应用较少。现就硅酸钠水玻堆的相应问题进行分析。硅酸钠水玻璃的水解反应可［收稿日期12011-05-09［作者简介］康永，男•主要从事化工工艺技术研发。简要地归纳为如下反应式：Na2O+nSiO2+2nH2O+CO2—2Na2CO3+nSi(°h”+NaOH而NaOH又会进一步电离成Naf+OH~-从而使水玻璃溶液呈碱性。水玻璃溶液实际上是胶体溶液•胶核由二氧化硅聚集体组成，胶核又会吸附溶液中被电离出的n个

3、SiO32'；同时硅酸钠中也有2n个Na•电离出来，其中也会有2(n・x)个Na*被吸附在SiO32-周围。胶核所吸附的SiOF和部分Na，形成吸附层•而另有部分NT扩散到吸附层外，形成扩散层•这样TheDevelopmentTrendsofAntifoulingPaintFANGZheng(Xi'emCoatingsProtectionAssociation-710003•China)Abstract:Thedevelopmenttrendsofantifoulingpointwereexpounded.Thedevelopments

4、tatusoforganometalliccompound-freeantifoulingagentandnon-toxicantifoulingpaintwereintroducedfromsixaspects.例如，为了达到节约能源，提高功效(省时、省力、减少施工道数)和降低施工成本的目的•所研发的防锈、防污二合一涂料，就是其中的一种。如上所述，在国际海事组织(IM0)发出在船舶上禁用含有机金属化合物的决定后，研发新型防污剂和不含有机金属化合物的防污涂料成了涂料业、船舶制造业的研发热点。加之海洋经济的不断扩展，开发对海洋、生态友好的

5、高性能、省资源的防污涂料和新型防污技术，成为了海洋经济发展的当务之急。使胶粒带负电。硅酸钠水玻璃溶液中的胶粒结构可用下式表示：(r(SiO2)w-//SiOf-2(w-.r)H^^-)2xM丄(M为Na打K?等)II"I固相,胶核紧苹层扩辛层II胶体离子扩散双电层1水玻璃固化机理通过相应文献的参考和研究，归纳出水玻璃的固化途径主要有以下几种：1.1加热硬化」2】水玻璃的加热硬化系物理脫水硬化过程，水玻璃脫水后成为脱水硅酸凝胶。常温下水玻璃溶胶中的水分蒸发，水玻璃中的硅酸阴离子聚集成膜・Na*无规则地分布在涂膜中。水玻璃凝胶中存在较多的S

6、i-OH键，遇水易溶，则固化物破坏。当温度升高时(80°C)•水分子重排•并对相邻硅醇基之间的缩合起催化作用。进一步加热至120~130°C以上，残存的水分子促使硅醇基缩合，而且Si・OH键之间相互脱水缔合，形成Si-0-Si键-这是耐水性极好的三维结构的固化体系。Na*和『处于三维结构膜的封闭状态中•遇水不溶。固化温度升至200°C以上•即可得到耐水性极好的固化体系，而且加热硬化时靠外加的能量，使水玻璃水溶液减少，浓度增大。这样，既增加硅酸分子间的碰撞机会，有利于形成更多的胶粒，也使胶粒中包含的水溶液减少，因而胶粒细小导致最后体系硬化

7、后强度较高。加热条件下的水玻璃固化反应式如下：Na2O-nSiO2+(2n+l)H20—2NaOH+nSi

8、1.2微波硬化采用微波硬化水玻璃，具有强度高、硬化速度快、水玻璃加量少、残留强度低等许多优点。微波加热是在交变的微波电场作用下•水分子间摩擦发热，使水玻璃脱水硬化而不受复杂因素影响•能够使各部位同时硬化而不会产生过热现象•并大幅度提高了水玻璃的黏结效率•在满足使用强度的前提下•使水玻璃的加量降低。微波加热过程中，水玻璃吸收微波能后，硅酸分子和水分子同时高速振荡，温度

9、迅速上升，胶粒热运动加剧，发生凝聚•使硅酸缩合，迅速形成胶粒紧密细小、大小均匀的玻璃状硅酸钠网状结构①。微波加热功率越高，形成的网状结构就越致密，从而黏结强度就会增大。在满足黏结强度条件下•微波硬化水玻璃极