建筑涂料是消费比例最大同时也是增长最快的一类涂料，建筑涂料正逐渐向水性化、功能化和资源节约化的方向发展，目前市场上常见的建筑涂料是以醋酸乙烯—丙烯酸共聚乳液、苯乙烯—丙烯酸共聚乳液、纯丙烯酸系列为成膜物的乳液涂料，以水为分散相的水性乳液涂料增加了施工的安全性，减少了环境污染和对人体的毒害，但乳液原料全部来源于石油这个有限资源，因此找到一种生产工艺简单、来源充足、环境友好、成本低廉的材料，来替代乳液，开发出符合低 VOC要求、具有复合功能的新一代的水性涂料就显得急为迫切。

本文研制开发了一种以硅溶胶作单独成膜物的水性纯无机建筑涂料，硅溶胶是无定形二氧化硅在水中的分散体系，常以通式mSiO₂·nH₂O来表示，失水后胶粒间通过羟基脱水缩合成刚性的微孔骨架结构，因为硅溶胶中二氧化硅粒子间脱水时体积收缩过大，形成的涂膜是刚性的，容易产生裂纹、微孔等缺陷，通过加入适当的助剂及调整制备工艺使其可以稳定贮存，且使用性能良好，该产品已经通过了大连市建筑工程质量检测中心的检测，结果表明检测指标全部达到或优于国家标准

本研究小组开发的硅溶胶水性纯无机建筑涂料，由于是单独以硅溶胶为成膜物，硅溶胶失水后胶粒间通过羟基脱水缩合成刚性的微孔骨架结构，该结构在物理性质方面是抗压强度大、硬度高、透气性好，在化学性质方面则是惰性、无毒、稳定的，硅溶胶的这些性质决定了由它制备的涂料有很多优异的性能，如优良的透气性、耐候性、耐久性、耐化学品性、自洗刷性等，但因为硅溶胶中二氧化硅粒子间脱水时体积收缩过大，形成的涂膜是刚性的，容易产生裂纹、微孔等缺陷，通过将硅溶胶进行改性，屏蔽其胶粒表面的部分羟基，并在配方中加入适当的助剂及预先将颜填料润湿等工艺，不但可以使其稳定贮存，且使用性能良好，检测指标全部达到或优于国家标准；此外该全无机组分的涂料使漆膜色彩持久，防粉化性、防紫外线和高温辐射性好，与基材石化一体后具有与基材一致的膨胀和收缩系数，有效避免了掉皮和脱落现象；由硅溶胶制得的该涂料的最突出优点是节省了石油资源，生产成本低，几乎为零VOC排放，对环境无污染

硅溶胶水性建筑涂料参考配方（见表1）

表1 硅溶胶水性建筑涂料配方

选择硅溶胶为成膜物的优势

硅溶胶对乳液的全面取代大大降低了体系粘度，使得颜、填料易分散均匀、相容性好；硅溶胶的折光指数在1.33左右，小于乳液的折光指数1.4～1.6，所以乳液涂料中的体质颜料在硅溶胶体系中也会贡献遮盖力，同样比例的钛白量在硅溶胶体系中遮盖力更好；低粘度的硅溶胶涂料可以使漆膜很薄，大大提高了单位体积涂料的可涂面积，且涂膜具有良好的粘附性；硅溶胶是无定形二氧化硅在水中的分散体系，失水后胶粒间通过羟基脱水缩合成刚性的微孔骨架结构，该结构在物理性质方面是抗压强度大、硬度高和透气的，在化学性质方面则是惰性、无毒、稳定的，硅溶胶的以上性能决定了由它制备的涂料有很多优异的性能，如优良的透气性、耐候性、耐久性、耐化学品性、自洗刷性等；上述这些优势在表2中的硅溶胶水性涂料漆膜性能测试中也得到了验证；且其最突出的优点在于原料来源广泛，价格便宜，大大降低了生产涂料的成本。

硅溶胶的改性

选用硅溶胶为独立成膜物其实质是在应用其干燥凝胶后的微孔骨架结构，该结构在物理性质方面表现为抗压强度大、硬度高、透气性好，化学性质方面则是惰性、无毒和稳定的，但是在凝胶干燥过程中如果控制不好，成膜便极易碎裂而失去其应有的物理性质优势，这便是硅溶胶独立作为涂料成膜物的瓶颈问题，而一般情况下只能是作为辅助成膜物添加到乳液涂料当中，因为干燥过程中胶粒之间通过羟基脱水凝胶，因为失水严重，毛细管张力的原因使得硅溶胶成膜往往会产生各种缺陷，从而影响成膜的圆整性，所以硅溶胶在加入到涂料配方之前必须先将其改性。

将硅溶胶在搅拌下加入适量试剂A(该产品由大连斯诺新材料科学技术有限公司提供)，加入A的目的是用来钝化一定比例的羟基，使得硅溶胶保持原有的胶粘性的同时又不至于因为失水过多体积收缩过大而使漆膜碎裂。

硅溶胶水性建筑涂料的漆膜   

我们选用自制硅溶胶水性建筑涂料和市场上某品牌五合一涂料的漆膜与腻子的界面图做对比，发现五合一涂料的漆膜与腻子之间有明显的界面存在，这样的漆膜容易脱落，而硅溶胶水性建筑涂料干燥后漆膜与腻子是一体的，这是使用硅溶胶为成膜物的另一优点，即硅溶胶能像“针”一样钻到基材中，与基材石化为一体，漆膜就具有与基材一致的膨胀和收缩系数，可以有效避免漆膜掉皮和脱落的现象，可以大大降低翻新成本。

 转载自大连斯诺化学