Page 222 - 2020涂料产业研究报告

工艺应用
PROCESS AND APPLICATION

在11~12）的吸水率几乎增加了4倍。AS-2同AS-1同主要 空气厚度值在乳液含量在3~10%之间基本保持恒定，吸
区别是丙烯酸或甲基丙烯酸单体在乳胶粒子内的分布有 水率W在乳液聚合物含量不超过6%时变化也不太明显；
关。AS-2乳液中含羧基的单体主要作为共聚单体，更多 涂料的抗风化能力和耐候性随涂料配方中的聚合物含量
存在于乳胶粒子的内部，因此其粘度和吸水率受pH影响 增高而提高。综合各方面性能要求和DIN18363的要求，

小，更适合用于无机硅酸盐涂料使用；而AS-1乳液中羧 一般认为硅酸盐乳液涂料中聚合物乳液的最佳含量是
基单体主要作为改性功能单体，主要分布于乳胶粒子的 4.5%（W/W）。
表面，故粘度和吸水率均受pH影响很大，不适合用于无 2.6乳液加入顺序
机硅酸盐涂料。
无机硅酸盐乳胶涂料中的水玻璃在任何情况下总是
在讨论水玻璃的作用时，应该记住碱金属硅酸盐不
在最后加入，也就是在乳液后加入。否则，如果乳液在
是真正纯的化合物，所有水玻璃溶液中均含有单硅酸离
水玻璃后慢慢加入到高碱性的水玻璃中的话，乳液会受
子、多聚硅酸根离子和胶态二氧化硅等多种组成处于动
到剧烈的碱或电解质冲击而破乳。即使通过了相容性测
态平衡中，这种平衡决定了硅酸根和胶体二氧化硅的类
试，不正确的加入顺序引起的不受控制化学反应也会造
型、成键和大小。动态平衡受到水玻璃的性质、模数、
成乳液的凝胶结块变质。
浓度和外部环境条件如温度、pH值及其他物质等因素的
2.7对乳液的其它要求
影响。因此，酸和酸式盐，甚至碳酸和碳酸氢盐都可能
为了减少无机硅酸盐涂料的气味，乳液的PH值调节
引起硅酸以硅溶胶或凝胶甚到沉淀的形式产生。弱酸有
最好不要使氨水或其它有机胺，而应该用碱金属氢氧化
利于形成硅溶胶，强酸更有利于凝胶的形成。
物，最好是氢氧化钾，因为碱金属氢氧化物最终会碳化
依上所述，聚合物乳液中存在的弱酸在碱性条件下
产生的碳酸钾较碳酸钠有更少的盐霜。氨水或有机胺在
会离子化，丙烯酸（AA）的电离常数pKa为4.3，甲基丙
乳胶漆中的溶解度更大，气味更小，在更强碱性的硅酸
2- 2-
烯酸的pKa为4.9。在水玻璃中普遍存在SiO 3 、HSiO 3
盐涂料中的溶解度更小，更易挥发出来，产生更浓烈的
和未电离的H 2 SiO 3 ，硅酸的一级电离常数pKa1大约为
刺激性气味。
9.7，二级电离常数pKa2约为11.7。硅酸的二聚体焦硅酸
H 2 Si 2 O 5 的电离常数pKa为10.6，聚合度更高的多聚硅酸

的pKa更大，接近11，所以水玻璃只有在pH值达到11以 用于无机硅酸盐涂料中乳液的最低成膜温度应尽可
上时才能以阴离子形式存在而保持稳定。低碱性会使硅 能低，这样可以少用或不用成膜助剂。一是因为硅酸盐
酸根离子质子化形成硅醇基而进一步脱水缩合凝胶化。 聚合生产的是由二氧化硅组成的硬而钢的骨架结构，乳
丙烯酸、甲基丙烯酸同硅酸、焦硅酸的电离常数 液应有足够的柔性使整个涂层不至于太脆而产生开裂。
pKa有很大差异，这会引起它们在碱性条件下的化学反 其二是若乳液的最低成膜温度较高的话，则需要加入成

应不同，是决定整个水玻璃乳液体系是否稳定的关键因 膜助剂，而绝大数成膜助剂含有酯键，在普通乳胶漆的
素。实验发现，不仅聚合物乳液，水玻璃也可能出现不 弱碱性（pH8~9）条件稳定性尚可，但在无机硅酸盐涂
可逆的破坏。无机硅酸盐乳胶涂料中的乳液同硅酸钾一 料的较强碱性（pH11~12）条件下容易水解产生气味很
样重要，缺一不可。 大的高挥发性的低分子醇。故无机硅酸盐乳胶涂料用乳
液的最低成膜温度最好在5℃以下，这样可以不用加成膜
2.5 硅酸盐乳胶涂料体系中乳液的用量
助剂；若确因性能需要使用更硬的乳液，则需要精选高
德国科学家Wagner对大量硅酸盐乳胶无机涂料配方
进行实验，发现乳液用量越大涂料的耐洗刷性越好，涂
料粘度也越稳定。而且，水蒸气透过率（WVTR）和等效

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