无机涂料配方体系：第一代无机涂料 | 无机硅酸盐涂料技术VOL.009丨十大品牌排行榜

本期内容概要：

无机涂料配方体系

第一代无机涂料——2K纯无机硅酸盐涂料

专栏作者｜徐凯斌

上海澳润化工有限公司

无机硅酸盐涂料配方体系

无机硅酸盐涂料按照其发源地，也是当今发展最好、产量最大的欧洲的发展历史来说，通常分为三代无机涂料，或三种类型的无机涂料，即第一代纯硅酸盐无机涂料（Pure Silicate Paint），第二代硅酸盐乳液无机涂料（Silicate Emulsion Paint）和最新的第三代硅溶胶硅酸盐无机涂料（Sol-silicate Paint）。

始于十九世纪的第一代纯无机涂料是一种双组份涂料，由颜填料组成的干粉组份或水分散膏体组份和粘结剂碱金属硅酸盐液料组成。纯无机涂料施工应用需要极丰富的经验和专业知识，对施工者要求高，仅适用于历史文物等重大建筑的装饰保护，且必须由专业人员施工。随着现代技术的进步，施工宽容性更好的单组份纯无机涂料也已出现，这种单组份纯无机涂料一般是完全以硅酸钾为粘结剂或硅溶胶搭配硅酸钾为粘结剂。

大约在二十世纪中期出现了单组份无机硅酸盐涂料，也就是第二代硅酸盐乳液无机涂料，通过加入不超过5%的总有机物（乳液、疏水剂、增稠剂等），使即开即用的单组份无机涂料成为可能。并且硅酸盐乳液类无机涂料的应用范围较纯无机涂料要大得多，可适应强度稍低的无机基材，基材处理和涂装施工也都较第一代双组份纯无机涂料简单。

自2002年开始，第三代硅溶胶硅酸钾无机涂料问世，这种无机涂料将硅溶胶和硅酸钾一起作为无机粘结剂，同时如同第二代硅酸盐乳液无机涂料一样，加入总量不超过5%的高分子有机物来提高早期耐水性和耐擦洗性的同时保持无机涂料的优点。硅溶胶硅酸钾无机涂料的固化收缩应力较第二代无机涂料显著降低，让硅酸盐类无机涂料的应用范围发生彻底变化，可应用于无机和非无机的大多数基材表面，在旧的乳胶漆墙面上使用也更容易、更安全。

在我国无机涂料的发展虽然较晚，但现如今纯无机涂料、硅酸盐乳液无机涂料和硅溶胶硅酸盐无机涂料均有生产，虽然产品名称可能不尽相同。不用硅酸钾，只用硅溶胶和乳液的无机涂料在我国也有少量市场。由于无硅酸钾时，硅溶胶的粘结力很差，故这类无机涂料起粘结作用的主要是乳液，而不是无机材料硅溶胶。为了保证漆膜性能通常乳液的用量较大，故在欧洲一般不把这类涂料当作无机涂料，而是作为一般乳胶漆，硅溶胶只是提高乳胶漆的硬度、抗沾污性和开放时间等性能。由于即将发布的JG/T 26标准中对无机涂料的燃烧性能要求、高分子有机物含量有了严格限制以及对耐洗刷性提出了较高的要求，因此这类硅溶胶乳液无机涂料较难满足标准要求而会逐渐减少。

除以上主要用于内外墙建筑用无机涂料外，无机涂料在金属防腐、木材防火等许多方面的也有广泛应用，并且随着技术进步无机涂料的应用会越来越广。例如，随溶胶-凝胶（Sol-gel）技术的发展，以硅溶胶和硅氧烷、硅树脂固化的无机陶瓷涂料的应用也从原来的工业领域开始推广到民用建筑领域。传统难同面配套的强碱性硅酸盐无机富锌底漆也在向容易配套防腐面漆的中性硅溶胶无机富锌底漆过渡。

第一代无机涂料-2K纯无机硅酸盐涂料

始于十九世纪的第一代无机硅酸盐涂料是一种双组份的纯无机涂料，其参考配方见表配方十三。

表13 第一代双组份纯无机硅酸盐涂料参考配方

这种两组份无机涂料的一个组份是由颜填料组成的粉料，由不同粒径的重钙、硅土、硫酸钡、石英粉等填料和钛白粉、氧化锌、立德粉等白色颜料以及少量流变助剂如纤维素醚等组成；其中氧化锌是高活性颜料，是硅酸钾的固化剂涂料品牌网，同时有很好的防霉作用。其它颜、填料也可以同硅酸钾产生一定程度的交联固化反应，使整个无机涂层与无机基材硅化为一个整体。双组份无机涂料的固化剂还可以是CaCl2, Ca(OH)2, Mg(OH)2,NaH2BO3, Na2CO3等无机盐和CaO, MgO等无机金属氧化物。

另一组份则主要为无机粘结剂硅酸钾和去离子水、少量保湿剂-丙三醇等组成的液体组份。甲乙组份分别包装，在使用前混合均匀，并熟化一段时间后使用。

这类双组份纯无机硅酸盐涂料有以下优点：

1. 无任何挥发性有机化合物（VOC-free）；无防腐剂(Biocide-free)，无烷基酚聚氧乙烯醚(APEO-free)，安全环保；

2. 涂膜几乎完全由无机材料组成，具有最佳的不燃性，不燃等级可达到A1级要求；

3. 漆料与基材发生化学固化，附着力极牢固；

4. 成本较低无机涂料，价格容易被市场接受；

5. 内外墙均可使用；

6. 在所有涂料中具有最佳的耐候性和耐久性，使用寿命可达几十年，甚至百年之久；

但这类无机涂料也有一些缺点，主要有使用不方便、需要现场充分混合并熟化、干燥过快、涂膜硬而脆等，还需要由训练有素、可应对这些缺点的专业人员施工。直到今天双组份无机涂料仍有一定市场应用，但仅用于少数特殊场合。

今天继续推广双组份无机涂料可能被认为是一种到退，因此我们应该聚焦到更方便使用的单组份无机涂料的推广应用。表十四为以硅酸钾为无机粘结剂的单组份纯无机涂料参考配方，表十五为以硅溶胶为主，搭配少量硅酸钾为无机粘结剂的单组份纯无机涂料参考配方。

表14 单组份纯无机涂料参考配方一（以硅酸钾为无机粘结剂）

表十四中单组份纯无机涂料配方一中完全以硅酸钾为粘结剂，无其它有机粘接剂。由于是单组份包装，不能如双组份纯无机涂料那样使用高活性的盐类或金属氧化物同硅酸钾反应固化，提高固化速度和早期耐水性。为了最大限度地提高固化速度和早期耐水性，主要填料我们选择可控活性填料，其特点是在罐内表现为惰性，同硅酸钾几乎不发生反应，因此可以同硅酸钾在湿涂料中共存，实现单组份包装，但在涂料施工后由于水分挥发，硅酸钾浓度急剧增加后可以同硅酸钾反应，提高固化反应速度，让粘结剂同颜填料通过化学键固化成一个同基材为一体的无机矿物涂膜。通过加入稳定剂CROSFECT CS1和具有一定功能的多功能助剂CROSFECT SS1可以保证单组份纯无机涂料有极佳的稳定性，保存期可在一年以上。有机硅疏水剂SS2可为纯无机涂膜带来疏水性的极大提升，使纯无机涂料应用于外墙保护时耐水性得到保证。

表15 单组份纯无机涂料参考配方二（以硅溶胶和硅酸钾一起作无机粘结剂）

表十五的单组份纯无机涂料配方二是完全以硅溶胶CROSFECT-S308为主要粘结剂，搭配少量硅酸钾CROSFECT-K100或K99A。这种组合的无机粘结剂可以充分利用硅溶胶和硅酸钾的协同效应，硅溶胶可以提高干燥固化速度，减少固化收缩应力，硅酸钾则可以大幅提高反应活性和粘结能力，同时使涂料的pH控制在11以上而无需使用防腐剂，使涂料更加环保。可控活性填料同配方一中相同，在罐内表现为惰性，同硅溶胶和硅酸钾几乎不发生反应，因此可以同硅酸钾在涂料中可以共存，实现单组份包装，但在涂料施工后由于水份挥发，硅酸钾浓度增加后可以同无机粘结剂反应，可明显提高耐擦洗性。