水玻璃系无机涂料的主要:
(M—为碱金属离子,如Na、K 等;n—为水玻璃模数)
其化学反应式如下:
M2O·nSiO2·mH2O M2O· nSiO2+mH2O
M2O·nSiO2·mH2O+NaSiF6 M2O· nSiO2+mH2O+NaF
水玻璃称硅酸钠(钾),又称泡花碱,是一种基本无色透明粘稠液体,在涂料中做成膜物,使涂膜具有非常好的硬度和耐磨性,但最大的缺点是耐水性不好,所以,为了提高耐水性,采用提高模数和化学改性方法(如用氟硅酸钠改性)。
水玻璃选用原则是:
水玻璃的性质是随其中二氧化硅(SiO2)和氧化钠(钾)的比例不同而变化,二氧化硅和氧化钠(钾)的摩尔比为n,就称为水玻璃模数。
SiO2/Na2O(n)>3,耐水性好,粘接力差
SiO2/Na2O(n)<3,耐水性好,粘接力好
因此,在选用水玻璃制备涂料时,模数(n)为3.5 较好。
水玻璃成膜固化机理是:
液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳(CO2),随着水份蒸发,形成无定型硅酸并逐渐干燥而固化,成膜机理反应如下:
M2O·nSiO2+(2n+1)H2O 2MOH+n Si(OH)4
nSi(OH)4 [Si(OH)4]x X·SiO2 形成网状结构
由于该过程进行非常缓慢,形成网状物少,涂膜遇水后,没有形成网状物的水玻璃又变成溶液态的水玻璃,涂膜耐水性差,如果不进行改性和另加固化剂,达不到实用要求。
水玻璃固化剂:
水玻璃固化剂品种较多,但仍以磷酸铝或缩合磷酸铝固化剂为主,以氧化锌为辅助,涂膜固化效果较好,其反应机理如下: M2O·nSiO2+Al(PO3)·H2O+ H2O nSi(OH)4+Na·PO3+Al(OH) 3 nSiO2·H2O+ Al(OH) 3·Na3(PO3) 3·H2O Zn O+Al(PO3) 3·H2O Zn3 [(PO3)] 2+ Al2O3 其机理可能是缩合磷酸铝在水玻璃溶液中缓慢水解,释放出氢离子促进了水玻璃的胶体化,折出二氧化硅胶体,随着水份蒸发,二氧化硅胶体缩合成硅氧网状结构。其目的还是提高了水玻璃的模数。同时,水玻璃中的金属离子与释放出氢离子的缩合磷酸铝形成一种水不易溶的复盐,存在于涂膜结构之中,涂膜耐水性提高。 水玻璃无机涂料配制原则: 甲组份:水玻璃(或改性水玻璃)颜填料、助剂和水; 乙组份:固化剂。 甲乙组份视涂膜要求而定,一般规律是,甲/乙组份之比值大,涂膜性能相对较差,使用期较长,甲/乙组份比值小,涂膜性能相对较好,但使用期短,使用受到限制。 水玻璃无机涂料主要特性: 和大部分无机涂料一样,具有下列特性: 1. 具有优良的耐老化性能; 2.具有优良的耐水性,耐擦洗性; 3.具有优良的耐热性,在600℃下,不燃; 4.具有耐酸、碱性,耐污染性良好; 5.无毒、无味,环境友好,不含溶剂(VOC); 6.原料丰富,价格适中。 水玻璃无机涂料主要缺点是: 2.涂膜刚性强,易龟裂; 3.涂膜易长霉; 4.涂膜易粉化; 5.不能使用耐碱不好的颜料调色。
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