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随着人们对生态环境的重视,世界范围内“涂料无机化”趋势的发展越来越快,人们越来越多的将目光投射到无机涂料的研制开发上面来。无机硅酸钾因其原料来源丰富,资源广泛,无污染,耐老化性强,而越来越多的被使用在涂料工业中。但是,硅酸钾溶液同样具有无机涂料的通病,如涂膜较脆易开裂,附着力不强,装饰效果不佳等。为了解决这一问题并研究硅酸钾溶液的应用问题,本课题以低模数硅酸钾溶液、硅溶胶为原料,对高模数硅酸钾的制备以及在防腐涂料和防水涂料中的应用进行了研究。
为了研究反应方式、温度、转速、滴加速度及模数等因素对高模数硅酸钾溶液的稳定性、分散状态和透明度的影响,分别以上述各因素作为单因素变量,其余条件保持相同的情况下制备高模数硅酸钾溶液。通过一系列实验,得到制备高模数硅酸钾的最佳工艺参数。在50℃~60℃,800r/min~1100r/min的条件下,硅溶胶滴加速度保持30~60滴/min,硅烷偶联剂保持3~4滴/min,采用磁力搅拌1h,并在磁力搅拌之后进行超声波处理,能制得透明度较高,分散情况良好的高模数硅酸钾溶液。
为了研究高模数硅酸钾溶液的应用,在已制备的高模数硅酸钾溶液基础上制备富锌防腐涂料和防水涂料。
一方面,本论文通过一系列的单因素变量实验以及测试表征方法探讨了试样表面粗糙度、搅拌时间、锌粉的种类及含量、模数等等因素对于制备而成的富锌涂料性能的影响。通过实验得到富锌涂料的最佳的制备工艺。在硅酸钾溶液中加入10%的苯丙乳液,选择600目球状锌粉加入其中,搅拌时间控制在1.5h~2h比较好。将钢铁试板进行前处理,使其达到Sa2粗糙度的级别,采用刷涂方式涂刷于试板。选择模数为6的高模数硅酸钾溶液,并保证锌粉含量,可制得涂膜性能及防腐性能较好的富锌涂料,使得NH4NO3快速腐蚀时间达到120min甚至更多。
另一方面,本论文比较了有机硅改性的无机防水涂料和添加有机物的有机-无机复合防水涂料,通过干燥时间的测定,接触角测定和吸水率测定探讨模数、涂膜厚度、有机物种类和含量等因素对于涂膜防水性能的影响。有机硅改性的无机防水涂膜对水的接触角均在90°以上甚至达到130°,具有很强的疏水性,然而涂膜较脆,易出现粉化、开裂现象。进行有机复合改性后,涂膜对水的接触角明显减小,然而涂膜柔韧性增强,无粉化现象。实验发现,选择模数为5.5的硅酸钾溶液效果最佳。硅酸钾溶液中加入苯丙乳液对涂膜防水性能的提高效果最明显,其次是纯丙965乳液。若添加苯丙乳液作为有机成膜物质,则有机物含量保持在25%最佳;若添加纯丙965乳液作为有机成膜物质,则有机物含量保持在15%最佳。