无机硅酸盐涂料的性能特点

无机硅酸盐涂料同传统有机涂料相比具有原材料天然、超长使用寿命和耐久性、生态环保、透气防水、颜色稳定、哑光明亮、不燃无烟、抗污易清洁、重涂修复性优异等诸多优点。

天然原料

现代无机硅酸盐涂料总体来说是基于1878年首次获得皇家专利的硅酸盐涂料系统发展而来，其原材料均为天然材料。这种涂料是包括一种液态硅酸钾涂料粘合剂和天然氧化物颜料、天然矿物填料(如长石)等原料的完美结合，这些天然材料保证了最大的耐候性和无与伦比的耐久性。硅酸盐涂料渗透到它们所应用的矿物基材如腻子和混凝土基材上，与基材形成永久的化学晶体结合，也叫硅化。无机矿物涂料既不含溶剂，也不含任何石油化学衍生物，本身不可燃烧，也不释放任何有毒气体。

图1 无机涂料用天然原料

超长使用寿命和耐久性

图2 莱茵河畔施泰因（130多年前用无机涂料装饰）

无机矿物涂料具有卓越的耐久性和寿命，无论从外观美学还是从保护性能的角度来看，无机硅酸盐涂料的涂层在户外应该至少使用20年，并被无数例子证明，有些甚至可以使用100年以上。

外墙涂料具有两个基本功能，一是为建筑物外表面提供美化装饰功能，另一个也是最重要的保护功能。外墙受到的影响，如雨水、紫外线辐射、热、冷、有害化学物质和微生物等都会侵蚀外表面的涂层，如果没有一个耐久的涂料系统，就会导致频繁的重新涂装翻新。

从长远来看，通过使用便宜的涂料而节省的钱可能会导致更昂贵的后果，而从一开始就选择高质量的涂料通常是更好、更能负担得起和更划算的解决方案。

无机硅酸盐涂料的耐久性和寿命取决于两个关键因素：

  传统的有机涂料仅仅通过机械附着力附着在基材表面上，是简单的“粘附”，无机涂料则是渗透深入它们所涂装的无机矿物基材，如腻子层和混凝土，与基底本身形成永久的、长期的化学键合作用。

  由于无机硅酸盐涂料的结晶性质决定了无机涂膜是多孔的，这些“孔”的尺寸足够大可以让水蒸气自由通过，但又很小，可以防止液态雨水通过。通过允许水蒸气的自由通过(透气性)，几乎消除了涂料的起泡和剥落现象。

    这两个因素的结合意味着涂层成为其应用的无机矿物基体的一个组成部分，并保持基体的水蒸气透过性，同时提供一个有效的屏障，以防止水分的进入。

生态环保（Ecology）

建筑业选择材料的最重要因素之一是可持续发展和环境友好。环保是无机矿物涂料的核心优势，这无论是从产品本身来说，还是从生产过程对环境的影响来看。

无机硅酸盐涂料只含有天然原料，一般不含溶剂、成膜助剂（增塑剂）、杀菌防腐剂等可能被排放到周围环境中的化学成分——这意味着它对使用的人和周围的环境都是安全的。

无机矿物涂料生态优势包括以下方面：

1. 超长寿命保护和装饰

无机硅酸盐涂料的超强耐久性是它们作为可持续材料的保证，因为它们减少了反复重涂的必要性，同时也减少了对环境的影响。

2. 易重涂性

传统有机涂料重涂时需要对旧墙面的涂料部分或全部铲除，以得到满意的涂装效果，否则很容易出现起皮、开裂、脱落等严重的质量问题。铲除旧涂层是一个昂贵的过程，除消耗大量铲墙、刮腻子的人力成本、腻子和涂料的材料成本外，还包括清除废物的处理和清除费用。无机硅酸盐涂料与基材形成化学键结合，能成为基材的一部分，在任何后续的重新涂装时不需要铲除旧涂层，只需要用高压水枪清洗掉涂料表面的灰尘等杂质便可以直接涂装，从而节省时间、金钱和减少浪费，同时大大减少对环境的污染。

3. 减少重涂次数，节约成本

欧洲Solway & District Housing Association进行了一项独立调查，将无机硅酸盐涂料和高质量乳胶漆及普通低成本工程乳胶漆涂装在未粉刷和已粉刷有涂料的外墙表面，经过三十年长期观察比较发现：无机涂料只需要二次涂装，三道涂层；同比高品质乳胶漆需要四次涂装，七道涂层；而普通低成本工程乳胶漆则需要十次涂装，十一道涂层。说明无机硅酸盐涂料系统提供了最经济的长期解决方案。

4. 生产过程中减少二氧化碳排放

1996年，德国弗莱堡的Trischler & Partners公司进行了一项独立调查，比较了无机硅酸盐涂料和传统的丙烯酸外墙乳胶漆。报告中有关摘要如下：

该研究考虑了一个住宅的外部装饰(200平方米的表面面积)超过50年的时间，并比较了硅酸盐涂料系统和丙烯酸乳胶漆系统。对各个系统进行评估，从原材料到重新装修，检查能源消耗、排放、废水、一般废物和二氧化碳排放，如下表3所示。

表3 无机硅酸盐涂料同丙烯酸乳胶漆能耗和三废排放对比

5. 透气性-干燥的墙体消耗更少的热能

无机硅酸盐涂料的涂膜是多孔、透气的涂层，它可以让水蒸汽从基材中挥发出来，同时又可以防止雨水的进入。因此，用无机硅酸盐涂料装饰的内外墙墙体的含水率将逐渐降低。考虑室内保温的能量消耗，含水率高的墙体导热系数高，损失消耗的能量就多。无机硅酸盐涂料的半透性涂层则会使建筑物墙保持干燥，保温效果更佳，能量消耗降低。

6. 高反射率

由于无机硅酸盐涂料微观多孔哑光结构，决定了在相同颜色的无机涂料光反射率比传统的成膜型涂料高。实际上，这意味着即使在阴天，无机硅酸盐涂料粉刷的建筑也会显得更加明亮而充满活力。而且，通过无机硅酸盐涂料的高反射率也可以获得经济方面的利益。

在20世纪90年代初，英国肯特郡议会评估了新A20 Folkestone双孔隧道的内壁涂装用的无机硅酸盐涂层。他们调查的一个方面是测定隧道内的照明水平，与引起被考虑的有机成膜型涂料相比，无机硅酸盐涂料超强的反射率，能够降低照明水平。工程师们据此计算出通过使用无机硅酸盐涂料可在30年期间节省的能源费用相当于装修隧道的初始成本。

一项类似的试验结果也通过现场照明试验得到验证，由霍普金斯建筑师们完成的，他们用无机硅酸盐涂料在诺丁汉的税务局总部装饰了30,000平方米的内墙墙面，并进行了现场实验测试。

7. 在制造和使用过程中无溶剂释放

无机硅酸盐涂料是水性、无溶液、极低VOC含量的涂料；同时在生产制造过程中也不使用不可再生的石油作为原料，而是使用地壳中90%以上的无机矿物质作为原料；而且在使用过程中也不需要用有机溶剂来稀释，同时无机涂料产品本身和相关过程对环境的影响最小，因此无机硅酸盐涂料更容易取得各种环保和可持续产品认证。

透气防水

当提及建筑材料的透气性时，它并不是指空气，而是指液体和气体形式的水。透气性往往被用来描述水蒸气的通过，有各种相关的术语被用来量化它，如水蒸气透过率、等效空气层厚度等。

水可以影响建筑中的一切，从建筑结构的健康或破坏，到建筑的热性能和居住者的健康。特别是当我们试图提高建筑的气密性、热性能和室内空气质量时，透气性已成为一个关键问题，影响到新建建筑和翻新工程的各个方面。

水蒸气透过率是一种物质允许水蒸气通过的能力。具有高水蒸气透过率(透气性)的涂料能使建筑结构内的湿气迅速不受阻碍地释放到环境中，避免在涂层和墙体底材之间的水分累积，这有助于保护建筑结构免受水分积累的破害。

透气性也提供了一个美学优势，因为水分可以通过涂层呼吸，而不是被困在致密的丙烯屏蔽涂层后面。如果水蒸气被困，它将在涂层后湿度的积聚，最终导致涂层起泡、剥落和霉变变色，甚至因微生物的滋生而影响环境，产生恶臭气味和VOC, 以及造成涂层下部腻子层可能被水饱和浸润而强度下降，这些表面往往变得易碎粉化，需要经常修复。

无机硅酸盐涂料的涂膜具有精细的有限孔隙结构，让无机涂料可以既能防止液态雨水的进入，又能让水蒸气自由通过，使涂层下的墙体长期保持干燥，同时也保护了涂层，使之不会起泡、脱落、霉变和霜冻损害等。

颜色稳定

无机硅酸盐涂料只使用天然的氧化物颜料来调色，这使涂料具有极佳的紫外稳定性和颜色稳定性。无机矿物涂料不会随着时间的推移而褪色——这一点在100多年前的建筑装饰中已得到了充分证明，直到现这些建向仍然没有明显的褪色，而且涂层本身也没有损坏。

紫外线对传统丙烯酸涂料的粘结剂具有极强的破坏作用，无机硅酸盐涂料则完全不同，因为无机粘结剂是抗紫外线，因此无机涂层可以长期保持完好，颜色永固。传统涂料中的白色颜料也会因“发黄”而变色，这是因为丙烯酸树脂受到紫外线攻击而发生黄变。无机硅酸盐涂料中无机粘结剂不会因紫外线而变黄，且只使用无机金属氧化物颜料，包括白色。

下图中左边为用无机颜料调色的无机硅酸盐涂料，右边为用有机颜料调色的丙烯酸乳胶漆，经四年户外暴晒后无机硅酸盐涂料的颜色几乎没有发生变化，而丙烯酸乳胶漆则严重褪色变浅。

图4 无机硅酸盐涂料同丙烯酸乳胶漆耐候性对比

高反射率

传统的有机涂层在表面上形成一层薄膜，从而改变原始的色彩效果。无机硅酸盐涂料是由天然的矿物颜料和硅酸钾、硅溶胶制成的，通过化学键与基材牢固结合，从而形成哑光微晶表面。这种粘合剂是无机涂料透气性和耐久性的关键，也同时提供了高反射率，正是这种高反射率有助于改善室内照明条件，创造干净的墙面和室内明亮效果。透明的水玻璃可以让光线不受阻碍地穿过并冲击到颜料上。这使得无机硅酸盐涂料具有迷人的、充满活力的亮度，在自然的哑光表面创造了一个特别优雅和令人愉悦的视觉印象。

高光反射率使无机涂料看起来比传统的有机涂料更亮，在室内空间可以最大化利用自然光的光照强度，因而可以减少对人工照明的依赖。这一特点也是无机涂料的美学优势，同时具有可测量的实际效益。

不燃性

无机硅酸盐涂料本身不易燃烧，也不支持火焰的表面扩散。因为它们不是用石油化学制品或易燃溶剂制备而成的，也不含会造成火灾危险的添加剂，这意味着它不提供燃料来引发火灾。大量检测证明，无机硅酸盐涂料（高分子有机物含量不超过5%）的不燃等级可达到A2级；纯无机涂料的不燃等级可达到最高的A1级。

同时无机硅酸盐涂料在发生火灾时，其涂层本身也不会释放任何有毒化学物质或烟雾，能满足许多标准规范对地下室、遂道等密闭空间用建筑材料的要求。德国和英国的火灾测试证实了这一点，因此硅酸盐涂料仍然是许多公共场所使用的唯一涂料，例如地下车站、隧道、机场、学校或电影院等场所，因为没有什么比安全更重要的。

易清洁性

无机硅酸盐涂料看起来更干净，因为它们没有残留的静电电荷，因此不容易吸附灰尘;同时无机粘结剂没有热塑性，即使在夏季高温下表面也不会因为发粘而被污物污染变脏。不像有机合成树脂或硅树脂涂料在风中因摩擦会产生静电，而把空气中的灰尘颗粒吸到涂层表面。有机粘合剂还会表现出热塑性的特性，也就是说，在较高的温度下它们的表面会变得“发粘”，从而为污垢颗粒被粘住并在表面大量聚集创造了理想的条件。过去认为强的水珠效应（又名荷叶效应）是高耐沾污性的保证，但在实际应用中证明这种强疏水的表面更容易产生“雨筋”污染；而亲水的无机表面的颜料更加均匀一致，看起来更干净。

无机硅酸盐涂料也能抵抗霉菌和真菌的生长，因为它们的pH值很高，而且没有任何有机成分作为孢子生长的养料，这可以保持表面清洁。硅酸盐结构是高度稳定的，能够抵抗酸碱侵蚀，无机涂膜也非常容易清洗，如果有必要的话只需要使用温和的洗涤剂定期清洗即可。

重涂修复性优异

无机硅酸盐矿物涂料可以应用在各种旧涂层表面上，包括传统的丙烯酸和油性涂料和石灰水表面，当然还有旧的无机矿物涂料表面。是否能施工涂装在现有涂料表面的关键是要确保底层材料是牢固坚实的，例如旧涂层已经从表面开始剥离，那么使用任何材料也将会起皮脱落。

虽然涂层的透气性将由旧涂层决定，但无机涂料的许多其他优点仍然可以实现。这包括颜色稳定性和抗紫外线性，光反射率，耐久性，易清洁性，耐霉菌和真菌生长等，最重要的是能保持原有涂层的透气性。但丙烯酸乳胶漆的新涂层会降低涂层的透气性，继续使用相同的涂料会按相同速率进一步降低涂层的透气性，最终完全封闭涂层表面，这种没有透气性的涂膜很容易产生起泡脱落。无机硅酸盐涂料则不会降低透气性，因此多道涂层也不会进一步降低透气性。

虽然去除旧涂层总是最安全的方案，但对于使用无机硅酸盐涂料来说并不总是必要的，并且可获得满意的性能。

图6 无机硅酸盐涂料与乳胶漆重涂修复性对比

（左-无机硅酸盐涂料，右-乳胶漆）