涂料的發(fā)展趨勢是向高固體、水性化、粉末化方向發(fā)展，而建筑涂料率先走在了其它涂料的前列，其水性化達(dá)到了70%以上。建筑涂料主要分為溶劑型涂料、水性涂料、粉末涂料。水性涂料是目前產(chǎn)量和需求量均占首位的新型涂料，其毒性小、無火災(zāi)危險性、涂裝簡便、安全衛(wèi)生。上述優(yōu)點促進(jìn)了其在建筑業(yè)的廣泛應(yīng)用。煅燒高嶺土因具有白乳度高和光散射性能好等特點，在涂料工業(yè)中已獲得了廣泛應(yīng)用。由于獲取含鐵量低的優(yōu)質(zhì)高嶺土越來越困難，故目前不得不采用“水洗—漂白”工藝來提純，對生態(tài)環(huán)境和水資源破壞較大。納米硅酸鋁是一種“合成高嶺土”，由于其純度高，懸浮穩(wěn)定性、光散射性及其它性能俱佳，是一種優(yōu)質(zhì)的水性涂料，該產(chǎn)品一經(jīng)問世便受到業(yè)內(nèi)人士的青睞。
本文擬探討納米硅酸鋁的制備方法、特性及其在建筑涂料中的應(yīng)用。
1 納米硅酸鋁制備方法
1． 1納米硅酸鋁的生產(chǎn)流程
采用偏鋁酸鈉（鋁土礦的堿溶出物）與酸性硅溶膠（泡花堿的酸化脫鈉產(chǎn)物）經(jīng)中和、沉淀、干燥后得到結(jié)晶硅酸鋁，再加入礦化劑，經(jīng)1200℃高溫煅燒后得到無水硅酸鋁，最后加入助磨劑經(jīng)超細(xì)粉碎、分級而得到本產(chǎn)品。
1． 2納米硅酸鋁的結(jié)構(gòu)特性討論
1．2．1結(jié)構(gòu)特性
由于Si4+和Al3+具有相似的離子半徑，在硅氧四面體SiO4中，Si4+被Al3+取代而生成含AlO4四面體的鋁硅酸鹽。用X代表Si和Al，則鋁硅酸鹽的結(jié)構(gòu)可簡化為XO4四面體結(jié)構(gòu)。在生產(chǎn)中控制Al3+的含量，使Al3+與Si4+的物質(zhì)的量之比為1：1時，XO4四面體通過共用氧原子而形成層狀結(jié)構(gòu)。具有類似SP2雜化軌道平面結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽，層間由范德華力結(jié)合，這與自然界中天然白云母礦（K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O）層狀結(jié)構(gòu)相似。白云母礦中，Al3+與Si4+的物質(zhì)量之比正好是1：1。
納米硅酸鋁的光散射性能好，與其片狀表面有很高的光澤有關(guān)，這也和天然白云母礦的高光澤性相似。準(zhǔn)確控制AL3+的含量，有利于提高產(chǎn)品光散射系數(shù)。
1．2．2煅燒溫度影響
影響硅酸鋁超細(xì)分散的煅燒因素有“煅燒溫度”和“持續(xù)煅燒時間”，當(dāng)溫度高于600℃時，硅酸鋁晶格組成中的羥基以水蒸汽的形式流失，即發(fā)生脫羥基反應(yīng)生成無水硅酸鋁。當(dāng)煅燒溫度達(dá)1200℃時，無水硅酸鋁由無定形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)結(jié)構(gòu)的無水硅酸鋁經(jīng)超細(xì)分散，不會發(fā)生二次聚集，有利于制備納米材料，在生產(chǎn)中采用行星球磨機和超微細(xì)分級機并加入助磨劑，制得了對可見光漫反射的性能好的納米材料，其平均直徑d=50nm。而控制煅燒溫度，有利于晶型轉(zhuǎn)變和制備納米材料。
1．2．3納米硅酸鋁的懸浮功能
在1200℃持續(xù)煅燒60min，產(chǎn)品可形成具有分子篩的多孔性，這種孔內(nèi)藏有大量空氣的納米材料能很好地懸浮于水中，并有很高的乳白度。
簡單的懸浮實驗過程如下：分別稱取2g納米硅酸鋁，2g鈦白粉和2g碳酸鈣，并分別投入3只250ml燒杯中，加同樣多的水?dāng)嚢杈鶆颍^察。結(jié)果表明：鈦白粉和硅酸鋁的不透明度最高，碳酸鈣呈半透明狀。過5min，鈦白粉和碳酸鈣沉降于燒杯底部，而數(shù)h內(nèi)硅酸鋁懸浮如初。實驗證明納米硅酸鋁是具有懸浮功能的水性涂料填料�？刂旗褵龝r間，可提高產(chǎn)品的懸浮性。
1．2．4礦化劑在煅燒中的作用
納米硅酸鋁的合成，要通過固相反應(yīng)實現(xiàn)。礦化劑是為了促進(jìn)鋁硅酸鹽固相反應(yīng)效果而加入的添加劑。礦化劑促進(jìn)了產(chǎn)物的相變和晶格構(gòu)造，其作用是：與反應(yīng)物在煅燒時形成固溶膠，使反應(yīng)物晶格活化，有利于產(chǎn)物向類似白云母礦的層狀晶型轉(zhuǎn)化，在生產(chǎn)中加入硼砂（Na2B4O7·10H2O），礦化效果很好。應(yīng)當(dāng)指出，少量的礦化劑有利于礦化反應(yīng)，而礦化劑用量過多時，不僅增加了成本，而且陡然增大離子擴散傳質(zhì)路程，阻礙了固相反應(yīng)速度，并使產(chǎn)品嚴(yán)重結(jié)塊，難到制成納米材料。
2 納米硅酸鋁在乳膠漆中的應(yīng)用
2． 1配方實驗與性能
按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T9755-1996《合成樹脂乳液外墻涂料》一等品耐洗刷性應(yīng)大于1000次的要求及GB/T9756-1996《合成樹脂液內(nèi)墻涂料》一等品耐洗刷性應(yīng)大于300次的要求，按顏料—基料比為4：1進(jìn)行內(nèi)墻涂料配方實驗，性能對比列入表中。(表略)
目前對納米顆粒材料的研究方法比較多，較直接的方法有電鏡觀測（SEM、TEM、STEM、STM、等）；間接方法有電子、X—射線衍射法（XRD），中子衍射，光譜方法有EXAFS，NEXAFS，SEXAFS，ESR，NMR，紅外光譜，拉曼光譜，紫外可見分光光度法（UV—VIS），熒光光譜正電子煙沒，動態(tài)激光光散射（DLS）等。
4結(jié)語
微乳反應(yīng)器作為一種新的制備納米材料的方法，具有實驗裝置簡單，操作方便，應(yīng)用領(lǐng)域廣，并且有可能控制微粒的粒度等優(yōu)點。目前該方法逐漸引起人們的重視和極大的興趣，有關(guān)微乳體系的研究日益增多，但研究還是初步的，如微乳反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)原理、反應(yīng)動力學(xué)、熱力學(xué)及化學(xué)工程問題都有待解決。但是我們相信，微乳化技術(shù)作為一種新的制備納米材料的技術(shù)，必將成為該領(lǐng)域不可替代的一部分。
