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纳米硅酸铝的制备方法及在涂料中的应用

涂料的发展趋势是向高固体、水性化、粉末化方向发展，而建筑涂料率先走在了其它涂料的前列，其水性化达到了70%以上。建筑涂料主要分为溶剂型涂料、水性涂料、粉末涂料。水性涂料是目前产量和需求量均占首位的新型涂料，其毒性小、无火灾危险性、涂装简便、安全卫生。上述优点促进了其在建筑业的广泛应用。煅烧高岭土因具有白乳度高和光散射性能好等特点，在涂料工业中已获得了广泛应用。由于获取含铁量低的优质高岭土越来越困难，故目前不得不采用“水洗—漂白”工艺来提纯，对生态环境和水资源破坏较大。纳米硅酸铝是一种“合成高岭土”，由于其纯度高，悬浮稳定性、光散射性及其它性能俱佳，是一种优质的水性涂料，该产品一经问世便受到业内人士的青睐。

本文拟探讨纳米硅酸铝的制备方法、特性及其在建筑涂料中的应用。

1纳米硅酸铝制备方法

1(1纳米硅酸铝的生产流程

采用偏铝酸钠(铝土矿的碱溶出物)与酸性硅溶胶(泡花碱的酸化脱钠产物)经中和、沉淀、干燥后得到结晶硅酸铝，再加入矿化剂，经1200?高温煅烧后得到无水硅酸铝，最后加入助磨剂经超细粉碎、分级而得到本产品。

1(2纳米硅酸铝的结构特性讨论

1(2(1结构特性

4+3+4+3+由于Si和Al具有相似的离子半径，在硅氧四面体SiO中，Si被Al取代而生成含AlO44四面体的铝硅酸盐。用X代表Si和Al，则铝硅酸盐的结构可简化为XO四面体结构。在生43+3+4+产中控制Al的含量，使Al与Si的物质的量之比为1:1时，XO四面体通过共用氧原4

子而形成层状结构。具有类似SP2杂化轨道平面结构的铝硅酸盐，层间由范德华力结合，这与自然界中天然白云母矿(KO?3AlO?6SiO?2HO)层状结构相似。白云母矿中，223223+4+Al与Si的物质量之比正好是1:1。

纳米硅酸铝的光散射性能好，与其片状表面有很高的光泽有关，这也和天然白云母矿的高光

3+泽性相似。准确控制AL的含量，有利于提高产品光散射系数。

1(2(2煅烧温度影响

影响硅酸铝超细分散的煅烧因素有“煅烧温度”和“持续煅烧时间”，当温度高于600?时，硅酸铝晶格组成中的羟基以水蒸汽的形式流失，即发生脱羟基反应生成无水硅酸铝。当煅烧温度达1200?时，无水硅酸铝由无定形结构转变为玻璃态结构的无水硅酸铝经超细分散，不会发生二次聚集，有利于制备纳米材料，在生产中采用行星球磨机和超微细分级机并加入助磨剂，制得了对可见光漫反射的性能好的纳米材料，其平均直径d=50nm。而控制煅烧温度，有利于晶型转变和制备纳米材料。

1(2(3纳米硅酸铝的悬浮功能

在1200?持续煅烧60min，产品可形成具有分子筛的多孔性，这种孔内藏有大量空气的纳米材料能很好地悬浮于水中，并有很高的乳白度。

简单的悬浮实验过程如下:分别称取2g纳米硅酸铝，2g钛白粉和2g碳酸钙，并分别投入3只250ml烧杯中，加同样多的水搅拌均匀，观察。结果表明:钛白粉和硅酸铝的不透明度最高，碳酸钙呈半透明状。过5min，钛白粉和碳酸钙沉降于烧杯底部，而数h内硅酸铝悬浮如初。实验证明纳米硅酸铝是具有悬浮功能的水性涂料填料。控制煅烧时间，可提高产品的悬浮性。

1(2(4矿化剂在煅烧中的作用

纳米硅酸铝的合成，要通过固相反应实现。矿化剂是为了促进铝硅酸盐固相反应效果而加入的添加剂。矿化剂促进了产物的相变和晶格构造，其作用是:与反应物在煅烧时形成固溶胶，使反应物晶格活化，有利于产物向类似白云母矿的层状晶型转化，在生产中加入硼砂(NaBO?10HO)，矿化效果很好。应当指出，少量的矿化剂有利于矿化反应，而矿化剂2472

用量过多时，不仅增加了成本，而且陡然增大离子扩散传质路程，阻碍了固相反应速度，并使产品严重结块，难到制成纳米材料。

2纳米硅酸铝在乳胶漆中的应用

2(1配方实验与性能

按国家标准GB/T9755-1996《合成树脂乳液外墙涂料》一等品耐洗刷性应大于1000次的要求及GB/T9756-1996《合成树脂液内墙涂料》一等品耐洗刷性应大于300次的要求，按颜料—基料比为4:1进行内墙涂料配方实验，性能对比列入表1中。

表1乳胶漆颜料配比与涂料性能

配比与性能配方1配方2配方3配方4配方5

6040405040钛白粉/%

406020碳酸钙/%——

605040硅酸铝/%——

贮存性搅拌后均匀搅拌后均匀均匀均匀搅拌后均匀

2250320260250270遮盖力(g/m)

涂膜外观平整平整光洁平整光洁平整光洁平整

9278909288亮度对比率/%

300300800700600耐洗刷性(内墙)

目前对纳米颗粒材料的研究方法比较多，较