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硅酸钾/硅溶胶基水性无机涂料的制备与性能

彭刚阳  
【摘要】:水性无机涂料具有高硬度、优异的耐候性、耐沾污性、耐溶剂性、长期的耐热性和环境友好性等有机涂料无法比拟的优点,在工业防腐涂料、民用建筑涂料以及特种涂料方面得到了广泛的应用。由于水性无机涂料脆性大、收缩率大以及成膜性能不好、易凝胶且贮存不稳定等缺点,极大的限制了无机涂料的进一步推广。本文以碱金属硅酸盐和硅溶胶为主要成膜物质,制备水性无机富锌涂料和水性无机建筑涂料,解决了高模数硅酸钾贮存稳定性、成膜性不佳及易凝胶失稳等问题。 以低模数硅酸钾溶液、碱性硅溶胶为主要原料,采用有机硅氧烷作为改性剂制备了稳定的高模数硅酸钾溶液,与锌粉混合配制富锌涂料。探讨了硅溶胶的粒径、制备温度、模数、固含量、有机硅氧烷的种类以及添加量、基料与锌粉的质量比例对高模数硅酸钾溶液贮存稳定性和富锌涂料性能的影响。结果表明,硅酸钾溶液的模数在5.5、固含量在25%、γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(Z-6040)占总质量的3%时贮存稳定性超过30天(50℃),由改性后的高模数硅酸钾溶液与锌粉按照30:70的质量比例混合后,所配制的富锌涂料漆膜致密且防腐性能优异,可作为长效重防腐涂料使用。 采用共混法制备无机-有机杂化乳液及无机建筑涂料。研究发现,添加适量有机聚合物乳液可以很好的改善硅溶胶的成膜性能;FT-IR测试发现硅溶胶与聚合物乳液发生了氢键缔合,杂化涂膜中的硅溶胶发生了凝胶化反应,生成Si-O-Si空间网络结构,但仍残留硅羟基;SEM图表明当聚合物乳液含量为60%时,无机相在涂膜的表面富集并以团聚体的形式镶嵌于聚合物涂膜中,而当聚合物含量为40%时,无机相已经全部穿插在有机相中,相界面几乎消失;TGA分析发现,采用共混法制备的无机-有机杂化涂膜的热稳定性相对纯聚合物膜有所下降。通过配方优化得到综合性能优异的建筑涂料。


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