水性有机-无机复合硅酸盐成膜体系的耐水性研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

涂料作为一种涂覆于物体表面的混合物材料，具有保护、装饰、标志及其他特殊作用。涂料用途广泛，几乎涵盖日常生活各个领域。随着社会的发展，涂料科学和技术日新月异。传统溶剂型有机涂料由于其高voc排放量,对环境和人体健康造成较大的潜在伤害，逐渐被淘汰。随着环境保护要求愈来愈受到重视，涂料中的挥发性有机物含量的限制已以法律法规的形式提出，引导着涂料工业朝着水性、高固体份、无溶剂、粉末、低污染等环保型方向发展，水性无机涂料的研发已经成为大势所趋。

目前已面世的无机水性硅酸盐涂料有三个品种，无机水性硅酸盐防锈涂料、无机水性硅酸盐内外墙涂料和桥墩保护涂料，复合硅酸盐成膜体系用作基料的主要是碱金属硅酸盐水溶液，其中以硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂为主。与钠、钾相比，硅酸锂水溶液的抗吸湿性和贮放稳定性好更好，有着更好的耐水性、耐温性、自干快等优点，但是其水溶性较差，不易制得较高浓度溶液，其成膜性较差，价格较高，使其应用受到限制；而硅酸钠水溶液的价格低，水溶性好，成膜性好，但当单组份配制涂料时，涂膜耐水性很差，且不易制备较高模数的产品；硅酸钾水溶液不仅具有价格低，成膜性好，较强的粘附性能，较快的固化速度，但是未完全固化前耐水性不好，易出现点蚀和复盐，影响面漆的配套性，而且固化时间长，不利于施工。

目前普遍采用的方法是在一定温度下向低模数的硅酸钾水溶液中加入硅溶胶，与氢氧化钠、氢氧化钾以及氢氧化锂中的一种或多种进行混合，再经过反应就可以制得两种碱金属离子共存的硅酸盐成膜体系，但是仅提高硅酸盐水溶液的模数，sio2含量增多，使得其贮存稳定性变差，成膜性能也将变差。故2014年湖南大学周磊、张旭东等人采用拟制高模数硅酸钾溶液，并采用硅丙乳液对其进行改性，获得了具备优良防腐性能和机械性的水性硅酸盐成膜体系。对于研究水性无机硅酸盐成膜体系，美国同类产品“ic531”和台湾地区的“卫钢宝7079”，均为了提高反应活性，加快漆膜干燥及成膜速度，采用高模数硅酸钾，在某种程度上解决了涂层的耐水性和快干性等问题，碱金属硅酸盐水溶液是聚硅酸盐的复杂溶液，其中各聚合物均处于复杂的平衡状态，任何一种组分的含量变化时，都将打破原有的平衡，而建立起新的平衡，即硅酸钾水溶液的组成（结构）随之发生变化。

2. 研究的基本内容与方案

本研究通过硅酸锂、硅酸钠、硅酸钾三种硅酸盐之间的复合提高成膜性能及耐水性，再用有机乳液，使有机乳液填充在-si-o-si-网状结构的间隙中，减少涂膜对水的敏感程度，弛缓涂膜在冷热交替时的伸缩，得到水性有机-无机复合硅酸盐成膜体系，测试其成膜性能及耐水性，通过大量实验确定最佳工艺条件。本研究的目标是为了提高涂膜在浸水试验中一定时间后漆膜性能有无影响，具体实验方案如下：

（1）确定配方组成

查阅大量文献，根据目标要求初步确定配方组成，通过单因素实验和正交实验设计方法确定各组成最佳比例以及最佳反应时间和反应温度，得到最佳配方组成和最佳配制工艺；

3. 研究计划与安排

1-2周：查阅文献，了解高模数水性无机硅酸盐制备方法，并对不同制备方法进行比较；

3-4周：拟定大致试验流程，撰写开题报告；

5-13周：进行配方优选实验，开展实验工作；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]彭刚阳，瞿金清.高模数硅酸钾溶液及其富锌涂料的制备.华南理工大学化学与化工学院，2011

[2]张旭东，唐光斌，周磊.硅丙乳液改性高模数硅酸钾水性无机富锌涂料.湖南大学化学化工学院，2014

[3]孙志刚，唐和清，邱大健.高模数硅酸钾水溶液及其富锌涂料的研制.华中科技大学，2006