涂料专用硅溶胶是以水为分散相的无机高分子胶体容液，无臭无毒，有相当大的比表面积，粒子本身无色透明，不影响被覆盖无的本色，硅溶胶的分子式可以表示为mSiO2.nH2O，粒子多以球状单个或多个聚结，胶体微粒均匀，直径一般在20-30nm，与一般乳液（粒径0.1-10um）相比，粒径小的多，渗透性好，水能渗透的地方它都能渗透，硅溶胶与其他物质混合时分散性和渗透性都非常好。硅溶胶分子附着在基材和填料颗粒的表面，随着水分的蒸发，SiO2.nH2O粒子间脱水，形成牢固的Si-O键交联的立体网络涂膜。Si-O键的刚性较强，无变形能力，涂料成膜脱水过程中容易出现裂缝、微孔等缺陷，因而引入有机高分子，使有机高分子随机均匀的分布在Si-O键涂膜间隙中，提高涂膜的韧性、抗冲击性和耐水性等。

　　一、硅溶胶的特点

　　硅溶胶主要有以下特点：

　　①附着在固体表面的二氧化硅胶粒可增大摩擦系数；

　　②无需固化剂，自身可牢固地附着在固体表面并形成坚固的膜，同时成膜温度很低；

　　③通过干燥或烧结可形成固态凝胶，因而具有一定的耐久性；

　　④既可形成具有表面积大且均匀细孔的凝胶，又可均匀分散粉料，增加悬浮体的稳定性；

　　⑤通过Si-OH基和吸附水，可提高润湿性和防带电性能；

　　⑥可浸入填充到多孔性物质中，使表面平滑；

　　⑦通过均匀混合微粒，可使有机树脂在机械、光学及电性能方面的改性增强；

　　⑧溶胶是液状体系，能进行均相反应，以硅溶胶代替二氧化硅作原料进行反应，可提高反应速度。

　　硅溶胶具有许多优良性质和特点，因此作为一种精细化工产品，被广泛应用于化工、材料、纺织/造纸、电子等工业。

　　二、硅溶胶在建筑涂料中的应用

　　涂料专用硅溶胶用于涂料工业，提高附着力，补强薄弱的基材，提高涂层硬度和抗污性、增加耐老化、耐碱性、耐洗刷等功能。

　　硅溶胶颗粒细微，析胶时的氧化硅具有较高的活性，能与某些无机盐、金属氧化物生成新的硅酸盐无机高分子化合物，形成很硬的膜；粒子细小对基材的渗透力强，细小的颗粒能通过毛细管作用渗透到基材的内部，并能与基材中的碱性物质Ca(OH)2反映生产硅酸钙CaSiO3，使涂膜具有较强的附着力。附着力的增强是硅溶胶的渗透、硬化粘结的综合效果，是机械咬合与化学键合的综合效果，因而具有优于一般涂料的表面附着的粘结力。硅溶胶与有机高分子聚合物混溶，使有机高分子均匀的分布在硅-氧-硅无机涂层的间隙中，屏蔽无机涂层中残存的亲水基团，涂膜经受冷热胶体时使涂层的收缩得到缓冲，并使涂层具有一定的弹性，所形成的涂层兼具有无机-涂料和有机-涂料的特性，弥补两者不足。硅溶胶成膜后形成硅氧体形网状结构，不怕酸碱，提高涂膜性能。硅溶胶成膜过程如下：

　　三、硅溶胶在建筑涂料具体应用体系

　　硅溶胶可以与水性高分子化合物拼混，如聚乙烯醇（PVA），与高分子乳液如醋酸乙烯、苯丙、硅丙等拼混，硅溶胶对乳液的改性视乳液品种不同佳用量范围不一样。

　　硅溶胶可以与多种有机高聚物混拼，因而可以在多种涂料体系中应用，根据性能需要进行调配，如封闭底漆、弹性涂料、防水涂料、低PVC涂料、普通内外墙涂料以及非高光水性木器漆等，可以改善涂料的性能。

　　1、硅溶胶在封闭底漆、弹性乳胶涂料、防水涂料中应用

　　封闭底漆、弹性乳胶涂料、单组分防水涂料等要求涂料对基材有一定的渗透性，增强附着力。添加硅溶胶，制备有机-无机复合的涂料可以满足这两方面的需求。弹性涂料、单组分防水涂料乳液弹性好，乳胶粒子粒径大，涂料稠厚，超过130KU，这样的涂料缺乏渗透性，高有机组分的涂料与无机基材附着力差。涂层的附着力来自以下几个方面：分子间的力，包括氢键、静电引力、分子间相互渗透并形成化学结合或分子间的咬合、表面粗糙而形成的机械咬合，施工打磨基材表面便是为了增加机械咬合力，后两者力较强。弹性涂料和防水涂料的附着力差，添加一定比例的硅溶胶，和基材润湿剂，增加对基材润湿，促使渗透加快。在封闭底漆、弹性乳胶涂料、单组分防水涂料的有机-无机复合体系，纳米级硅溶胶离子渗透性好，渗透到基材表面的毛细孔中，堵塞毛细孔，降低开放孔数，增加封闭孔数，从而抑制、减少基材对涂料水分的吸收，使得这种吸收变得很均匀，干燥变得均匀，更重要的是能够增强基层和中涂层支架的结合，在界面形成一层更密实的黏结层，增强界面的结合力，硅溶胶渗透到基材内部，与基材中某些碱性物质反应，被基材吸收，即可补强薄弱的底材，还可以降低基材的碱性，防止盐析。封闭底漆的这种有机-无机复配，得到溶剂型封闭剂与乳液型封闭剂复配封闭效果，在具体的应用中，硅溶胶与有机乳液之间的不同配比，对涂膜干燥和附着力影响很大

　　2、硅溶胶在低PVC体系中应用

　　低PVC涂膜钢性不够、高温回粘易粘污、透气性差易起泡。在低PVC体系添加一定比例硅溶胶于乳胶漆中，可以改善漆膜许多性能，提高漆膜刚性，提高乳胶漆的高温回粘性能，增加漆膜的耐洗刷次数和抗碱性。但硅溶胶用量过大，降低涂料的疏水性，降低涂层的耐水性，从而降低涂层的冻融性，导致涂层起泡、影响附着力。硅溶胶的佳添加量范围是调节漆膜的钢性-柔性、亲水-疏水、耐水-耐碱平衡，从而提高涂层的耐碱性和耐洗刷性、硬度与高温回粘性，同时注意不让涂膜亲水性增加过多，而导致其它负面影响的急增。

　　添加不同百分比的硅溶胶，涂料涂膜在高温回粘、耐水、耐碱等性能的变化。从表2可以明显看出硅溶胶与乳液的复合有佳配比范围，不同牌号的乳液，性能不一样，复配的佳比例范围不同。二者复配比例适当，涂层抗水、抗碱提高、耐洗刷、耐高低温冻融次数提高，具体添加比例根据实验确定。

　　四、硅溶胶在使用过程中存在的问题与问题解决

　　硅溶胶缩合成膜后为无机SiO2分子构成的立体网状涂膜。漆膜对基材的附着力，耐酸碱、耐侯性高，成本低，但这一体系存在一个储存不稳定的问题。这一不稳定来源于硅溶胶和乳液自身，二者混合物的稳定性视两者的用量、乳液种类、硅溶胶种类不同而有非常大的差异。要解决这些问题需要从两方面着手保护乳液、保护硅溶胶。

　　体系的不稳定问题表现在涂料的稳定性下降，黏度增长过快，严重者导致涂料在施工前胶化报废，这方面问题可以通过选用适宜的表面活性剂来解决。

　　添加少量5%-10%的澄清、透明度高的硅溶胶对体系稳定性影响较少，而用量加大到20%，则涂料稳定性急剧下降，甚至出现胶化。相反，粗粒径硅溶胶在大用量的范围内稳定性好，低用量的体系对涂料稳定性影响大。

　　乳液和硅溶胶之间的相容性与乳液自身、硅溶胶的性质有关，不稳定的因素来源乳液的不稳定表现在乳液保护不够，易破乳，乳液自身稳定性不够，添加硅溶胶后，乳液破乳的危险增加，在此方面添加306保护剂，增加对乳液的保护，可以改善稳定性。

　　硅溶胶的保护，我们设想在无机SiO2粒子表面吸附一层润湿分散剂，而这种润湿分散剂有其特殊的结构，是可以吸附在SiO2粒子表面的物质，增加对硅溶胶的保护，从而该善体系的稳定性。但两者作用机理不一样。

　　五、建议添加量

　　内墙涂料建议添加乳液体积的5-10%，外墙涂料建议添加10-20%，具体添加量根据不同涂料体系确定，由试验数据确定。

　　硅溶胶具有比表面积大、表面能高、耐高温、抗氧化、高硬度等特性。成膜时，随着水分的蒸发，胶体颗粒保持紧密状态，-Si-OH中相邻的-OH基脱水形成-Si-O-Si交联的三维网状涂膜。因-Si-O-Si-骨架分解温度高，故硅溶胶的耐高温性和耐候性能好。

　　向硅溶胶中加入一定量的甲基硅酸钾，甲基硅酸钾与硅溶胶相结合生成硅酸钾溶液，不易凝胶:PMS-40与空气中的CO2和H2O反应生成碳酸钾和甲基硅酸，甲基硅酸中硅羟基比较活泼.能与硅溶胶表面的羟基聚合成三维网状结构，得到较致密的涂层，灼烧时涂膜膨胀愈加明显，可以起到良好的隔热耐高温作用。