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 121 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，Si 4+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，XO 4 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（K 2O3Al2O36SiO22H2O）层状结构相似。白云母矿中，Al 3+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。122 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。123 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。124 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（Na 2B4O710H2O） ，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钛白粉/%碳酸钙/%硅酸铝/%贮存性遮盖力（g/m 2）涂膜外观亮度对比率/%6040搅拌后均匀250平整924060搅拌后均匀320平整784060均匀260光洁平整905050均匀250光洁平整92402040搅拌后均匀270光洁平整88耐洗刷性（内墙） 300 300 800 700 600目前对纳米颗粒材料的研究方法比较多，较直接的方法有电镜观测（SEM、TEM 、STEM 、STM、等） ；间接方法有电子、 X射线衍射法（XRD） ，中子衍射，光谱方法有 EXAFS，NEXAFS，SEXAFS ，ESR，NMR ，红外光谱，拉曼光谱，紫外可见分光光度法（UVVIS） ，荧光光谱正电子烟没，动态激光光散射（DLS）等。4 结语 微乳反应器作为一种新的制备纳米材料的方法，具有实验装置简单，操作方便，应用领域广，并且有可能控制微粒的粒度等优点。目前该方法逐渐引起人们的重视和极大的兴趣，有关微乳体系的研究日益增多，但研究还是初步的，如微乳反应器内的反应原理、反应动力学、热力学及化学工程问题都有待解决。但是我们相信，微乳化技术作为一种新的制备纳米材料的技术，必将成为该领域不可替代的一部分。