钠水玻璃涂料的固化技术及其应用

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1、钠水玻璃涂料的固化技术及其应用钠水玻璃粘结性好,与水泥基材有非常牢固的密着力,成膜硬度大,耐老化、不燃无烟,加以适当填料可耐1000℃的高温。钠水玻璃涂膜静电尘埃附着少,霉菌难于生长。由于钠水玻璃有着有机材料所没有的优越性,加之资源丰富、价格低廉,因此作为一种新的无机粘结材料,再次成为人们研究的对象。

1　钠水玻璃涂料的固化技术及应用
    钠水玻璃分子式:Na2O·nSiO2+mH2O,其

2、结构式:Na—O`SiO—OeNa+mH2O。n为模数,其值越大耐水性越好,而粘结性越差。n是钠水玻璃的一个重要技术指标,其计算方法:n
=SiO2àNa2Oà×1.032,1.032是SiO2和Na2O分子量之比。钠水玻璃的另一技术指标是比重d或波美度B°。二者之间的关系是B°=145-145d。建筑涂料使用的水玻璃一般以n·3,B°·40为宜。从结构式看出,由于分子两端的Na+可以游离而进入溶液,所以钠水玻璃可溶于水。耐水性差是钠水玻璃作为无机粘结剂的最大缺点。半个多世纪以来,研究者们围绕提高钠水玻璃的耐水性做了大量的工作。钠水玻璃

3、涂料的产生和发展与其固化技术紧密相关。目前钠水玻璃涂料的固化技术可分为两大类。一类是加热固化,另一类是固化剂固化。
　 加热固化
   常温下涂料中的水份蒸发,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。涂膜中存在较多的Si—OH键,遇水易溶,涂膜破坏。当温度升高时,钠水玻璃的水份大量蒸发,而且Si—OH键之间相互脱水缔合,形成Si—O—Si键,这是耐水性极好的三维结构的涂膜。Na+处于三维结构膜的封闭状态中,遇水不溶。固化温度升至200℃以上,即可得到耐水性极好的涂膜。成膜过

4、程可用下列反应表示3:
Na2OõnSiO2+(2n+1)H2O2NaOH+nSi(OH)4
nSi(OH)4[Si(OH)4]n-2nH2OSiOOSiOSiOSi
　　加热固化只能局限于建筑装饰板涂膜的处理,对于建筑物内外表面大面积的涂膜就难于奏效了。
    固化剂固化
   很多物质可使钠水玻璃固化,这些物质称为固化剂或硬化剂。固化剂可分为五类。
(1)　氟硅化物
本世纪四十年代,普遍使用氟硅酸钠作为固化剂。其水溶液显弱酸性

5、(pH·3),和水玻璃
水解出的碱发生反应,使水玻璃的水解向生成硅酸溶胶的方向进行,改性后的涂膜耐水性很好。其反应可用下式表示:
2(Na2OõnSiO2)+Na2SiF6+mH2O6NaF+(2n+1)SiO2õmH2O
　　(2)　缩合磷酸盐
本世纪六十年代以来,常使用缩合磷酸盐作固化剂,多数为磷酸铝、磷酸锌和磷酸镁的缩合物,缩合程度、固化温度各不相同。常温下以三聚磷酸铝使用最为普遍。使用前混合均匀,限制在一定时间内用完。水玻璃涂料和固化剂为两组份包装。缩合磷酸铝呈弱酸性,水解释放出的质子使水玻璃凝胶化,生成硅酸溶

6、胶。释放出质子后的缩合磷酸铝与水玻璃中的Na+生成难溶于水的复盐,使Na+被固定。国内对缩合磷酸铝的研究较多,也曾见过这种两组份包装的外墙涂料。涂膜的耐水性取决于磷酸铝的缩合度,缩合度又与配料比和焙烧温度有关,一般配料比∶Al2O3∶H3PO4=1∶1.5～3,焙烧温度为500～700℃,焙烧时间为8～12小时。这种外墙涂料耐水性虽好,但装饰性、施工性差,两组份一旦混合必须在短时间内用完。这些不足之处还有待不断完善提高。
(3)　无机酸
    从理论上讲,凡能提供H+,并能保证一定的H+浓

7、度的酸均能对钠水玻璃进行固化处理,如盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、醋酸。从价格和来源等各方面综合考虑,使用最多的是硫酸和盐酸。酸和钠水玻璃发生反应生成硅酸溶胶,以盐酸为例反应式如下:
Na2OõnSiO2+mH2O+2HCl2NaCl+nSiO2õ(m+1)H2O
　　在改性过程中,使用的酸量越多,生成的硅酸溶胶浓度越大,耐水性越好。但硅酸溶胶浓度过大,胶体存放时间短,涂料不稳定。因此酸改性一般用在耐水性要求不高的内墙涂料较多,产品多为钠水玻璃、聚乙烯醇类。涂料为单组份包装,涂膜性能指标、涂料贮存性、施工性能均好。
(4)　金属氧

8、化物和可溶性的金属盐
    金属氧化物有氧化锌、氧化镁、氧化钙等。可溶性的金属盐为锌、钙、镁、铝等多价金属的碳酸盐、