硅溶膠的用途：

     a、內外墻乳膠漆，界面劑，封底漆；

　　b、紙張上的涂飾劑，金屬上的金屬漆，純無機涂料（硅酸鋰、 硅酸鉀配合）；

　　c、彈性涂料，浮雕涂料，真石漆；

　　d、功能性涂料：防火涂料，耐高溫涂料，遠紅外抗輻射涂料，防水涂料，

       防腐涂料，重防腐富鋅漆，路標漆等涂料。

　一、無機硅化合物

前　　　　言

　　隨著我國經濟改革深入發展，城鄉建設規模在不斷擴大，建筑物繼續向超高層、大規?；?、大框架方向發展。另外,環境保護和國家對建筑裝飾裝修所制定的法規等要求,越來越被人們重視。所以，環保型水性涂料越來越受到用戶的歡迎。尤其是用無機硅化合物所生產的無機涂料、有機無機復合涂料、防火涂料、防腐等涂料。其特點是：涂膜為無機或有機無機復合材料，它們的抗霉變性好，涂膜硬度高，附著力強，可適用于多種基材的裝飾保護，耐水耐堿具有超常性，一般使用壽命10年以上。并且，耐高低溫性好，耐污染，保色性優良，生產施工安全，無環境污染，這其中較典型的例子就是用硅溶膠生產無機有機復合涂料，封底漆。用硅酸鋰和硅酸鉀生產的無機富鋅漆、無機涂料。

　　涂料業在70年代底和80年代初已經在我國采用硅溶膠生產外墻涂料，當時這種涂料的產量并不大，直到90年代底， 這種涂料的市場份額才逐漸增大，尤其在現今乳液價格比較高，涂料質量標準高的情況下，用硅溶膠生產涂料的廠家，正在以一定的比例在增加。 但是，由于硅酸溶膠有比較特殊的性能，所以，上面所講的這些涂料生產技術方面還是要有一定的要求（涂料存放穩定性）。所以，今天借此機會，將無機硅化合物的有關性能特點和有關生產涂料的參考配方向大家作一簡單介紹，以利于同行業生產環保型水性涂料

　　硅溶膠性能特點

　　硅溶膠是微蘭透明的溶液，膠體顆粒為球型，直徑6-50納米（注：粒子小滲透力強,附著力好）， 適用于復合涂料和功能性涂料用的多為10-20納米，膠粒的基本成分為SiO2，其內部是以Si-O-Si鍵相聯系而形成的立體網狀結構。在膠體顆粒和水 （溶劑）相接觸的界面上形成Si- oH（硅醇）的水化膜，這水化膜在膜體顆粒表面結合得很牢，稱為結構水，在提高溫度和降低壓力時，它仍然存在，必須在700 oC左右才能最終去除。在Si-O-Si骨架內部還含有相當數量的水，成膜不會脫落起泡。其主要有大量負電荷的羥基，在電場力的作用下保持相對穩定性，當粒子間受到碰撞或含電解質多而遭到破壞時， 則粒子間相互聚集而成凝膠。若經干燥脫水，則以硅氧烷的方式聚集起來，形成一個透明薄層，而不再溶于水（注：地下隧道等比較潮濕的地方硅溶膠涂料還是能固化成膜，不會脫落起泡）硅溶膠溶液中少量作為穩定劑存在的Na+離子，配位于SioH（硅醇）的末端，除了Na+離子以外，，氨NH+離子也可作穩定劑（調PH值可考慮用這些）。

　　因各種制備的條件的差異，溶液中膠體顆粒的結構致密程度不同，質點的聚集狀態也不一樣，這對溶膠粘度有很大影響， 有整體大顆粒的,結構致密，有許多小質點形成的類似海綿狀的，結構疏松多孔，有介于兩者之間的，一般用于硅溶膠復合涂料的為最后一種。此外，溶膠的粘度在一定程度上與PH值有關，因為PH值不同時＆的電位大小不同，從而改變了溶劑化程度，PH值8-10范圍內硅溶膠是穩定的（我公司生產的硅溶膠如果不冰凍可存放10年）。溶膠PH值增加時，膠團溶劑化作用加強，運動時磨擦阻力增大，使粘度也加大，PH值大于10.5后，溶液形成堿金屬，當硅溶膠PH值降低，由于膠粒帶電量弱，溶劑化作用降低，故酸性硅溶膠的粘度較低，在PH值5-6的時候，硅溶膠最容易凝膠化（幾個小時）， PH值2-3是介穩區（亞穩區），所以用于涂料的硅溶膠PH值為8.5-9.5，那么涂料PH值也應保持在8.5-9.5才較為穩定。

　　2、對硅溶膠穩定性的影響（這較為關鍵）

　　2.1、 鹽及電解質的影響

　　在膠體二氧化硅中加入多價金屬離子類的鹽即可凝膠，這是因為鹽類放出離子，與膠態二氧化硅的表面電荷結合以保持穩定性，表面電荷平衡，可引起粒子的集合而凝膠化，凝膠化的程度與使用的電解質種類、濃度、溫度等有關，一價離子鹽類反應緩慢，高價離子類在PH值9以上反應迅速，在PH值9以下，（明礬和硫酸鎂）影響也就減小。電解質使膠態二氧化硅膠化的影響這一特點，有時還能利用它來提高固化速度（水泥），所以有了這種性能無論將PH值降低到5-7或提高到11以上，甚至基本上不改變PH值，都能降低硅溶膠穩定性，使其發生凝聚。

　　2.2、 與有機溶劑的相溶性

　　膠體二氧化硅與乙醇、醋酸酯等有機溶劑可以混溶，混合的極限產生凝固化，當PH值變化時，膠體二氧化硅的相溶性也發生變化（水溶性的面漆、紙張涂飾劑類的）

　　2.3、 表面活性劑的相溶性

　　膠體二氧化硅通常與陰離子及非離子的表面活性劑相溶，表面活性劑、分散劑、流平劑中如含不純物時（電解質）容易引起凝膠化，不能使用。

　　2.4、 乳液樹脂和水溶性樹脂的相溶性

　　膠體二氧化硅與PH值和電荷一致的樹脂（含羧基要少）相互混溶一般是可以的，使用乳液時應避免與乳化劑引起膠凝化。

　　硅溶膠的膠凝過程本質上就是一個干燥的過程，當水份不斷減少，濃度逐漸增加時，質點的布朗運動使膠體顆粒碰撞的機會增多，在兩個顆粒接觸的表面上發生了硅基的縮聚反應，進而轉化為硅凝膠，這個過程是不可逆的，在水中不會自動分解溶解，就是在熱水中煮泡也不會發生煮爛的現象，脫水愈充分，膠體顆粒間的硅醚鍵聯系就愈完全，硅凝膠結構則愈致密，完整。強度也愈高。（以上四點是設計涂料組成物時必須注意的）

　　2.5、干燥固體的性質

　　把膠體二氧化硅干燥，經過含水凝膠到干燥成凝膠，在150℃時，二氧化硅凝膠吸附的水脫去，400-700℃之間，硅醇脫水有少量重量損失并吸熱，到此溫度為止，都認為是粒子表面性質的變化，到800℃時，為玻璃化轉移點（Tg）這是由于二氧化硅粒子間的表面缺陷發生機械強度的變化，約到1200℃，向著方晶石的晶體轉化點（Tc）變化，出現放熱高峰，熔點約1700℃，當然玻璃化溫度和結晶化溫度及熔點，隨膠體二氧化硅的穩定劑氧化鈉的用量而變化（我公司Na2o≤0.3%）。

　　2.6、 粘度

　　粘度是硅溶膠的一項重要指標，硅溶膠的粘度與它的二氧化硅含量相關，但主要和制造工藝條件、穩定劑、PH值等因素有關，不同用途的硅溶膠對粘度的要求也不一樣，作為粘結劑和底層材料使用的硅溶膠需要有一定的粘度以利于粘結（3-6厘泊）。

　　2.7、膠粒直徑和膠粒比表面積

　　膠粒直徑和比表面積是硅溶膠又一重要指標，硅溶膠質量的高低，反映其內在的質量，取決于膠粒直徑的大小和較窄的粒度分布，膠體顆粒的直徑愈小，單位體積硅溶膠顆粒數愈多，總的表面積就愈大，比表面積比就愈大，粘結強度和吸附能力較強，在彈性材料中使用硅溶膠，也要求小顆粒，高比表面，以便大大提高乳膜的彈性模量，減少裂縫，改善抗水性，抗腐蝕性（10-20納米，比表面積為200M2/g）。

　　二氧化硅粒徑對涂料貯存穩定性的影響

SiO2粒徑/nm 　　　　　5～10 　　10 ～ 15 　　　25　　　　30

貯存穩定期（6個月）　　無異常 　　無異常 　　　結塊　　　結塊

　　由于硅溶膠以上性能特點，我們通過綜合利用即可生產多種性能的涂料（5-7這幾點用于定位生產何種性能的涂料和硅溶膠用量）

　　a、內外墻乳膠漆，界面劑，封底漆；

　　b、紙張上的涂飾劑，金屬上的金屬漆，純無機涂料（硅酸鋰、 硅酸鉀配合）；

　　c、彈性涂料，浮雕涂料，真石漆；

　　d、功能性涂料：防火涂料，耐高溫涂料，遠紅外抗輻射涂料，防水涂料，防腐涂料，重防腐富鋅漆，路標漆等涂料。