摘 要

本文主要通过硅酸锂、硅酸钾、硅酸钠三种硅酸盐与硅溶胶通过甲基三甲氧基硅烷作用得到高模数硅酸盐体系，首先通过单因素实验，分别控制三种硅酸盐用量、反应温度、反应时间，为正交试验提供一个合理的数据范围，利用正交试验分析获得最佳配比、反应温度、反应时间，使硅酸锂及硅酸钠的性能优点得到充分发挥，再与有机乳液进行复配，提高水性体系的成膜性能及耐水性。

研究结果表明硅酸盐模数对于其稳定性有决定性影响，且对有机乳液具有选择性，其中硅丙乳液与之复配效果最佳，有机乳液对原有硅酸盐成膜体系的柔韧度有显著改善，耐水性提高。

本文的创新之处在于突破原有研究，采用三种硅酸盐复配，并以有机乳液进行杂化，将无机与有机相互接支，获得水性环保的有机-无机复合硅酸盐成膜体系，充分利用有机、无机的优点，获得耐水性良好的成膜体系。

关键词：硅酸盐；水性；耐水性；有机-无机体系

Abstract

This paper mainly by lithium silicate, potassium silicate, sodium silicate three silicate and silica sol by methyl trimethoxy silane effect get high modulus silicate system, first of all through the single factor experiment, respectively, to control the amount of three kinds of silicate, reaction temperature, reaction time, orthogonal test test provides a reasonable range of data, the analysis of orthogonal experiment to obtain the optimum ratio, reaction temperature, reaction time, the performance advantages of the lithium silicate and sodium silicate, give full play, and then mixed with organic emulsion, enhance the membrane properties and water resistance of the water system.

The results showed that the silicate modulus for its stability has a decisive influence, and is selective to the organic emulsion, which silicone acrylate emulsion and the synergistic effect best, organic emulsion on the original silicate into membrane system flexibility is improved significantly, water resistance increased.

The innovation of this paper lies in breakthrough in the original study, using three silicate compound,and hybrid organic emulsion and inorganic and organic interaction,water environmental protection organic-inorganic composite silicate film system, to obtain good water resistance of the film system by making full use of the advantages of organic, inorganic.
Key Words：silicate；water property；water resistance；organic inorganic system

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第1章 绪论 1

1.1 课题的背景及意义 1

1.2 高模数硅酸盐体系的研究现状 1

1.3 有机乳液改性无机体系的研究 2

1.4 硅酸盐涂膜耐水性研究 2

1.5 课题研究的目标及研究内容 2

1.5.1 课题研究目标 2

1.5.2 课题研究内容 3

1.5.3 课题创新点 3

第2章 实验部分 4

2.1 引言 4

2.2主要实验原料 4

2.3 主要实验仪器 4

2.4 主要检测仪器 5

2.5 实验装置 6

2.6 实验过程 6

2.6.1 高模数硅酸盐的制备工艺 6

2.6.2 有机乳液改性无机体系 7

2.6.3 涂装工艺 8

2.7 实验设计 8

2.7.1 探索性实验 8

2.7.2 单因素实验 8

2.7.3 正交实验 9

2.7.4 有机改性实验 11

2.7.5 验证性实验 11

2.8 性能检测 11

2.8.1 贮存稳定性测试 11

2.8.2 涂膜耐水性检测 11

2.8.3 粒径分布测试 12

2.8.4 红外光谱分析 12

2.8.5 扫描电镜测试 12

第3章 结果与讨论 13

3.1 复合硅酸盐体系制备原理 13

3.2 高模数硅酸盐的制备及改性 14

3.2.1 反应温度的影响 14

3.2.2 反应时间的影响 14

3.2.3 不同乳液及添加比例的影响 15

3.3 检测结果分析 16

3.3.1 贮存稳定性结果分析 16

3.3.2 粒径分布结果分析 16

3.3.3 涂膜耐水性结果分析 17

3.3.4 红外光谱结果分析 18

3.3.5 扫描电镜结果分析 19

3.3.6 验证性实验分析 19

第4章 结论 21

参考文献 22

致 谢 23

第1章 绪论

1.1 课题的背景及意义

涂料是一种具有保护、标志、装饰及其他特殊作用的混合物材料。用途广泛，可以说涂料应用在我们日常生活中的各个领域。随着社会不断发展，涂料科学与技术日新月异。传统溶剂型有机涂料具有高VOC排放量，对环境和人体健康会造成较大潜在伤害，逐渐被淘汰^[1]。全世界对于环境的保护日益加强，对于涂料中挥发性有机物含量的限制已经出台了明确的法律法规，涂料产业逐渐朝着水性化、低污染、无溶剂等环保型方向发展，水性无机涂料的研发已经成为大势所趋。

无机水性硅酸盐涂料在室内和室外均已有应用，涂刷后硅酸盐体系与水泥或底材发生化学交联，能够直接与底材结合，这是墙体表面不脱落、不粉化、不变色的重要原因。室内应用时，作为溶剂的水分在漆膜形成后挥发出来，无毒无味，对人体不会造成任何害处。涂料组成主要为无机物，某种程度上可以保证其安全性^[2]。目前大多采用的防水手段是在物体表面涂覆一层耐水性材料，但是由于其耐水年限短，而且当漆膜局部发生损坏时，水分依旧能够较为容易地侵入结构体^[3]。无机水性硅酸盐防锈涂料已经在台湾通过CNSl4132标准规范中的各项测试，验证了无机水性硅酸盐涂料具有极强功能性、可用性、优异性与可塑性^[4]。而且原料的价格低廉，涂装成本较便宜，涂刷后续维修也较为简易，终将成为未来建筑涂料的发展趋势。

1.2 高模数硅酸盐体系的研究现状

无机水性硅酸盐防锈涂料、无机水性硅酸盐内外墙涂料以及桥墩保护涂料是目前已经投入使用的水性硅酸盐涂料的三个品种^[5]，碱金属硅酸盐水溶液作为复合硅酸盐成膜体系中的主要基料，以硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂三种硅酸盐研究居多。相较于硅酸钠水溶液与硅酸钾水溶液，硅酸锂水溶液具有更好的抗吸湿性和贮存稳定性，硅酸锂较差的水溶性能将导致难以制得高浓度的硅酸锂溶液，而且硅酸锂成膜性能不好，而且价格较高；硅酸钠水溶液的市场价格较低，水溶性能好，成膜性能也较好，但单独的硅酸钠体系涂膜耐水性很差；硅酸钾水溶液价格低，成膜性能好，而且较强的粘附性能，固化速度块，但是在没有完全固化时耐水性较差，会出现点蚀，影响面漆的涂覆，较长固化时间对施工带来不便。