Page 214 - 2020涂料产业研究报告

工艺应用
PROCESS AND APPLICATION

际应用中，如深色无机涂料、两组硅酸盐无机富锌涂料 性，但无机涂料的耐水性，抗干、湿擦性，机械强度降
及外墙天然石材、混凝土的固化增强等。 低；实验发现当硅酸钾模数大于3.5时涂膜性能变化不明
硅酸钠因粘度高、需要催化剂才能室温固化，且极 显，但模数低于3时涂膜性能会严重降低。平衡涂料的稳
易因盐析产生白霜、耐水性差等原因，虽然价格便宜， 定性和漆膜理化性能，大量实验结果表明无机涂料中硅

但很少用于无机涂料，常用来生产硅溶胶。 酸钾的最佳模数是3.5-4.0，最佳用量为15-25%。为了减
硅酸钾可室温自固化，同硅酸钠相比盐析更少，耐 少固化收缩应力，适用于更多基材上涂装，特别是无机
水性更好，硬度更高，价格适中，具有最高的性价比， 外墙涂料中为了减少盐析，提高早期耐水性需要更高模
是无机涂料中最常用的无机粘结剂。 数的硅酸钾时常常通过硅溶胶和模数为3.5-4.0硅酸钾复

硅酸锂固化产生的碳酸锂水溶性最低，耐水性最 配的方法来提高的总模数，而不直接是直接采用更高模
好，盐析最少，附着力和机械强度等漆膜综合性能最 数的硅酸钾。
好，但因成本过高，主要应用于高档无机涂料及深色等 硅酸盐的模数对无机涂料性能影响的规律如表2：
对色彩要求极高的无机涂料中，或在硅酸钾中拼入少量
表2 碱金属硅酸盐的模数对涂料性能的影响
硅酸锂也可明显提高涂料性能。
1.1.1.4 模数与浓度 高模数 低模数
粘度高，固含低 粘度低，固含高
碱金属 硅酸盐从化学 组成上看是由 二氧化硅
碱性弱，pH低 碱性强，pH高
（SiO 2 ）和碱金属氧化物组成的，二氧化硅和碱金属氧
干燥固化速度快 干燥固化速度慢
化物的摩尔比就是硅酸盐的模数。模数是碱金属硅酸盐
化学稳定性好，耐候性好 化学稳定性差，耐候性差
的重要指标，决定了硅酸盐的许多重要性能。
耐水性差，特别是早期耐水
耐水性好
从结构上看低模数的水玻璃其硅酸根的聚合度低， 性差
抗裂性差 抗裂性好
分子量小，但反应活性高，故粘结力更强，涂料稳定性
反应活低，粘结力弱，易掉 反应活性高，粘结力强，耐
粉 磨抗擦
更好，但固化速度更慢，早期耐水性更差；同时因为碱
盐浓度低，盐析白霜少 盐浓度高，易发生盐析风花
金属离子多，碱性更强，pH更大，更容易出现盐析发白
聚合度高，贮存稳定性差 聚合度低，贮存稳定性高
现象。高模数的水玻璃硅酸根阴离子的聚合度高，分子
量更大，反应活性低，固化速度更快，耐水性更好，碱 1.1.1.5 PH值
性低，pH更小，盐析发白也更少，但粘结力稍差，更易 所有碱金属硅酸盐的溶液都是碱性的，pH值大约在

开裂掉粉，涂料的稳定性更差。涂料工程师可以根据不
同应用性能需求选择适当模数的水玻璃作为无机硅酸盐
涂料的粘结剂。
随硅酸钾模数增高、硅酸钾浓度增大，高聚合度

的硅酸根阴离子越多，涂料的稳定性降低，后增稠越严
重。因此硅酸钾的模数越高，固含量越低，4.0模数的硅
酸钾一般固含量不超过30%，否则稳定性较差；硅酸钾
的模数越低，固含量越高，3.3模数的硅酸钾固含量可高
达38%。同理，无机涂料中硅酸钾的模数超过4或硅酸

钾的用量超过30%（固体含量约28%）时涂料的稳定性
也会降低；降低硅酸钾的模数和浓度会提高涂料的稳定 图6 碱金属硅酸盐的pH值与模数和浓度的关系

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