[发明专利]一种硅烷偶联剂改性硅酸锂基涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及涂料生产领域，尤其涉及一种硅烷偶联剂改性硅酸锂基涂料，还涉及所述硅烷偶联剂改性硅酸锂基涂料的制备方法。

背景技术

硅酸锂基涂料是水玻璃涂料（也称水玻璃系无机涂料）中的一种。水玻璃涂料的组分是水玻璃、固化剂、填充料以及颜料和辅助剂等。水玻璃是水玻璃涂料中的胶结剂，亦称基料或粘合剂，它是涂料的关键组分，主要起粘结和成膜作用。水玻璃是由碱金属硅酸盐组成，一般包括硅酸锂(Li₂O·nSiO₂)、钠水玻璃(Na₂O·nSiO₂)、钾水玻璃(K₂O·nSiO₂)以及钾钠水玻璃(K₂O·Na₂O·nSiO₂)，其中n指的是模数。试验资料表明，碱金属硅酸盐随碱金属不同，其耐水性不同。一般来说，是锂优于钾，钾优于钠。锂离子很小，电荷密度高，在溶液中生成庞大的水合离子，阻碍二氧化硅离子相互接触、聚合，因而可以制得稳定的、高模数（模数高时耐水性好）的硅酸锂基涂料。

硅酸锂基涂料，具有以下优点：1）绿色环保，以水做溶剂，避免了使用有机溶剂产生的的污染和毒害；2）耐腐蚀，具有较高的耐有机溶剂的腐蚀；3）阻燃，耐高温，耐辐射；4)硬度高、耐磨性好，耐生物降解。此外它还具有大多数无机涂料没有的自固化能力，优异的耐水性和耐干湿交替性。

硅酸锂基涂料的自固化，亦称自干性，即在水分自然蒸发后，能生成一种不溶于水的干膜。相比之下，硅酸钠基涂料或硅酸钾基涂料，往往需要辅助条件才能固化，并且固化后的耐水性差。这是因为硅酸锂基涂料具有和亲水表面反应成膜的特性，亲水表面是指表面具有羟基的物质（如玻璃、钢铁、铝及纤维等）表面。该成膜反应在60℃以上即可进行，温度愈高，反应愈快。成膜厚度也随反应温度和时间增加而增加。这种成膜机理是羟基反应，与脱水干燥机理不同。脱水干燥需要高温、高湿作为固化条件。

但是硅酸锂基涂料还存在如下缺陷：涂膜硬而脆、易出现龟裂、装饰效果不理想。针对该问题需要对硅酸锂基涂料进行改性，现有的改性硅酸锂基涂料主要有热固化的硅酸锂基涂料、采用固化剂固化的硅酸锂基涂料、酸改性硅酸锂基涂料等。热固化的硅酸锂基涂料性能优异，但是需要较大的能源消耗，并且对于大型建筑的外部施工非常困难。外加固化剂固化的硅酸锂基涂料，其固化剂主要是氟硅酸钠，氟硅酸钠对环境污染有害，应予以摒弃。酸改性硅酸锂基涂料容易产生胶凝，需要精确控制酸的掺入比例以及掺入速度，掺入速度过快或者酸的浓度过高会使局部发生凝胶，生成粒团状不溶物，影响涂层外观效果。

发明内容

针对硅酸锂基涂料的涂膜硬而脆、易出现龟裂、装饰效果不理想的问题，本发明提供了一种硅烷偶联剂改性硅酸锂基涂料。

一种硅烷偶联剂改性硅酸锂基涂料，其原料的重量份组成为：

所述硅酸锂为质量百分比为20～30％的硅酸锂水溶液，硅酸锂的模数为4～25，所述硅烷偶联剂为水溶性且水解成碱性。

硅酸锂极易脱水固化，故硅酸锂一般以硅酸锂水溶液存在，而原料中添加的2～5重量份的水是为了对颜料和填料初步润湿。

硅烷偶联剂用量较多时，柔韧性相对比较差，颜料和填料用量多了也会对涂料柔韧性有一定影响。

作为优选，所述原料的重量份组成为：

硅酸锂的模数过小时其耐水性和粘结性会比较差，模数过太大流动性差，储存时不稳定容易凝聚，优选地，所述硅酸锂的模数为4～10。

进一步优选，所述硅酸锂的模数为4～8。

发明人经过反复试验发现，硅烷偶联剂改性硅酸锂基涂料中添加少量表面活性剂可以增加颜填料的分散性，优选地，所述表面活性剂为0.1～1重量份。

选择合适的填料，有助于增强硅酸锂基涂料的粘结强度、提高使用温度、降低成本和减少固化收缩率，但填料加入量过多时硅酸锂基涂料黏度过高，既不利于涂布施工，也容易导致气泡、气孔等缺陷。因此，填料类型及含量对硅酸锂基涂料力学性能和耐温性能影响很大。填料的选择原则是：

（1）填料的线膨胀系数与硅酸锂基本一致，保证高温环境中不会因热应力过高而导致涂料失效；

（2）填料本身还应具有良好的力学强度、耐热性和耐水性。

作为优选，所述填料为石英粉、铸石粉、云母粉、高岭土、耐火黏土中的一种或者多种。