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纳米硅酸铝在涂料中的研究 

    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能好等特点，在涂料工业中已获得广泛应用。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。这种工艺对生态环境和水资源程序破坏较大。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。

  纳米硅酸铝的制备方法

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。

纳米硅酸铝的结构特性讨论

结构特性

    由于Si⁴⁺和Al³⁺具有相似的离子半径，在硅氧四面体SiO₄中，Si⁴⁺被Al³⁺取代而生成含AlO₄四面体的铝硅酸盐。用X代表Si和Al，则铝硅酸盐的结构可简化为XO4四面体结构。在生产中控制Al³⁺的含量，使Al³⁺与Si⁴⁺的物质的量之比为1:1时，XO₄四面体通过共用氧原子而形成层状结构。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（K₂O.3Al₂O₃.6SiO₂.2H₂O）的层状结构相似。白云母矿中，AL³⁺与Si⁴⁺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泽性相似。准确控制Al³⁺的含量，有利于提高产品光散射系数。

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，其莫氏硬度由原来的2.5提高到4.0。这种脱羟基、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，制得了对可见光温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。

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内硅酸铝悬浮于初。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。

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，合反应物晶格活化,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（Na₂B₄O₇.10H₂O）,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，难以制成纳米材料。

纳米硅酸铝在乳胶漆中的应用

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《合成树脂乳液内墙涂料》一等品耐洗刷性应大于300次的要求，按颜料-基料比为2.0:1.0进行外墙涂料配方实验，按颜料-基料比为4.0:1.0进行内墙涂料配方实验，性能对比列入表中。

乳胶漆颜、填料配比与涂料性能

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