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【思享慧】粘结剂/乳液复配/助剂选择 无机涂料配方大揭秘
5月27日，慧正资讯《思享慧 – 无机涂料 下》直播连麦举行。澳润化工技术总监徐凯斌、三棵树乳胶漆技术总监林昌庆、嘉宝莉工程漆技术部总监谭振华和北新建材龙牌涂料技术总监胡中源，围绕无机涂料配方体系和技术展望话题，展开了富有启发的讨论。本文摘抄了这次讨论的中的亮点，供涂料行业同仁们阅读分享。
话题一：无机涂料成膜机理
三棵树涂料股份有限公司乳液漆技术总监林昌庆
根据JG/T 26-2002标准，无机涂料是按照不同粘结剂进行分类，主要无机涂料粘结剂就是碱金属硅酸盐和硅溶胶。在成膜过程中主要靠硅酸盐的化学固化作用，实际就是硅醇基的交联作用。首先就是粘结剂表面的硅醇基脱水缩合形成-Si-O-Si-网络结构；其次是硅酸根离子和硅醇基可同基材里的钙、镁离子等进行快速固化交联反应；同时与二氧化硅（砂、硅溶胶）进行反应，比如在硅酸钾与硅溶胶体系中，碱对硅溶胶还能进行一个活化反应，生成新的硅醇基，参与固化成膜。
北新建材龙牌涂料技术总监胡中源
无机涂料中存在酸碱平衡反应，固化过程受到pH的影响，碱性条件以阴离子的形式存在，但在酸性条件下，比如在施工过程后便可以在空气中C02的作用下也会生成硅醇基加速交联固化。对于硅溶胶基无机涂料，不含硅酸钾，由于硅溶胶硅醇基少，粘结能力弱，且无硅酸钾的活化作用，因此主要起粘结作用的是聚合物乳液，因此成膜机理更类似如乳胶漆。
话题二：无机粘结剂的特性和制备
嘉宝莉化工集团股份有限公司工程漆技术部总监谭振华
市场上的硅酸钾和硅溶胶主要是根据稳定化程度的不同，依次有普通硅酸钾/硅溶胶以及不同稳定化程度的硅溶胶和硅酸钾。首先随着稳定化的程度不同，成本价格是逐步增加的；其次稳定化程度越高，其稳定性也是逐渐增强的；由于稳定化主要是通过屏蔽硅酸钾或硅溶胶表面的活性基团硅醇基，因此一般来说随着改性程度的增加，用于成膜的有机基团减少，涂料的耐洗刷性能会略有减低。但对于硅酸钾硅溶胶无机涂料（第三代无机），未改性的普通硅溶胶与硅酸钾不可共存，必须使用高稳定化硅溶胶。总的来说，对于硅酸钾或硅溶胶需要根据不同需求综合考虑稳定化程度。
话题三：常用无机涂料配方体系和优缺点
上海澳润化工有限公司技术总监徐凯斌
除少量纯无机涂料外，目前中国市场无机涂料主要有硅酸钾乳液基无机涂料（第二代）、硅溶胶硅酸钾基无机涂料（第三代）和硅溶胶乳液基无机涂料这三种无机体系，每种体系各有优缺点。
三棵树涂料股份有限公司乳液漆技术总监林昌庆
第二代无机涂料主要以硅酸钾为主要粘结剂，复合少量乳液来提高早期耐水性，其主要特点：1、pH值更高，不用额外添加防腐剂。但对聚合物乳胶、有机助剂以及颜填料的耐碱性有更高的要求；2、硅酸钾与多价金属离子的反应性较强，配方中的钛白粉必须复筛选，填料必须严格控制镁和其它多价金属离子含量；3、附着力和耐洗刷都比较优异；4、硅酸钾的含量稍多，盐析现象相对更加明显；成膜后孔隙率较大，干遮盖较强，因此难调深色漆；5、应用范围较宽，可用于无机内外墙。
嘉宝莉化工集团股份有限公司工程漆技术部总监谭振华
第三代无机涂料主要是在第二代的基础上添加了硅溶胶，主要特点有：1、综合性能最好的无机涂料，在厂普遍采用；2、抗裂性优异，基材适应性良好，可以用在旧乳胶漆表面；3、硅酸钾用量较第二代少，盐析现象也减少，同时对于深色漆也更容易调色；4、pH=11-11.5之间，是一个比较理想的pH范围，不用额外添加防腐剂，同时也不用加贴警示标签；5、附着力强，耐洗刷等也比较优异；6、应用范围广，内外墙均可使用，早期耐水性好，是外墙无机的首选；7、同时成本偏高，对于技术要求相对较高；
北新建材龙牌涂料技术总监胡中源
硅溶胶乳液基无机涂料中不含硅酸钾，在欧洲这一类涂料不属于硅酸盐无机涂料，性能特点更类似如乳胶漆，其主要特点有：1、耐洗刷性较差，要满足JG/T 26《建筑内外墙用液体无机涂料》标准报批稿中的无机涂料最低2000次耐洗刷性要求仍有一定困难；2、漆膜强度太差，即内聚力小，且干燥速度快，抗裂性较差；3、由于耐候性差，这类无机涂料也不可用于外墙；4、pH通常在8.5-11之间，需要同乳胶漆一样添加防腐杀菌剂，环保性降低；5、稳定性好，对颜、填料的要求比较低；6、没有盐析，适合调内墙深色漆。
话题四：粘结剂与乳液复配，需要注意哪些要点？
三棵树涂料股份有限公司乳液漆技术总监林昌庆
同乳胶漆相比，无机涂料的原材料选择应该注意：1、乳液选择：A.高耐碱，B.与硅酸钾相容性好，C.吸水率低，耐水性好，优选苯丙乳液，D.MFT小于5℃，少用或不用成膜助剂，避免成膜助剂的水解，且可增加漆膜的柔韧性。2、优择非硅包膜钛白粉，提高稳定性；3、选择高纯重钙，严格控制氧化镁含量，提高稳定性；4、尽可能选择稳定化程度的硅酸钾或硅溶胶；5、选用无机稳定剂、多功能助剂和特种分散剂提高无机涂料的稳定性；6、尽可能使用无机色浆调色，无机外墙只能使用无机色浆；7、使用有机硅疏水剂等提高涂膜的耐水性，特别是无机外墙涂料。
嘉宝莉化工集团股份有限公司工程漆技术部总监谭振华
在提供无机涂料耐水性能上，配方设计应该注意：1、选择第三代无机体系（硅溶胶+硅酸钾）的耐水性较第二代好，特别是早期耐水性；2、选择耐水性优异的乳液提高耐水性，优选苯丙乳液，有条件可使用硅丙乳液；3、满足标准的前提下尽可能的增加乳液用量；4、使用有机硅疏水剂等提高耐水性；5、使用高模数硅酸钾；6、使用耐水性好的共聚物分散剂等。
北新建材龙牌涂料技术总监胡中源
正确理解漆膜掉粉现象才能找到改善办法。无机涂料掉粉现象可分为早期掉粉和后期掉粉，原因和改善方法也不相同。早期掉粉是指在施工完成，实干后漆膜表面马上就出现的干擦掉粉现象，其主要原因为：1、无机粘结剂或乳液用量太少，对颜填料包裹不足；2、基材疏松、吸收性强，硅酸钾和硅溶胶的透渗性性强极被基材吸收，带来表面粘结剂过少，造成的掉粉；3、涂料中颜、填料和有机色浆的粒径过细，无机树脂固化形成的是多孔骨架，对颜填料包裹能力较差；4、改善方法：增加硅酸钾用量、使用无机底漆降低基材吸收性、使用较粗的填料和无机色浆，适当控制钛白粉的用量等。后期掉粉是指无机涂料在使用一段时间后表面出现白色颗粒、发白、褪色等现象，又称为风化或粉化。后期掉粉或风化的原因是硅酸钾里的氧化钾同空气中的二氧化碳反应后生成水溶性盐碳酸钾造成的，也称为盐析。从配方上来说减少硅酸钾的用量或采用更高模数的硅酸钾，可减少这种现象，因此第三代无机涂料可明显减少掉粉现象。
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