无机硅酸盐涂料用粘结剂及其固化机理

徐凯斌

上海澳润化工有限公司

1.无机硅酸盐涂料简介

无机涂料至今没有明确的定义，按照涂料命名的习惯一般是以主要成膜物质来分类，因此无机涂料通常是指以无机材料为主要成膜物质或粘结剂的一类涂料。

常见的无机粘结剂有水泥、石膏、水玻璃、硅溶胶、石灰等。按化学成分来分，无机粘结剂有硅酸盐、磷酸盐、氧化物、硫酸盐和硼酸盐等多种。按固化机理来分，一般可以分为以下四类。

（1）空气干燥型：依赖于溶剂挥发或失去水分而固化，例如水玻璃、石灰等。

（2）水固化型：以水为固化剂，加水产生化学反应而固化，例如石膏、水泥等。

（3）热熔型：将无机热熔胶先加热到熔点以上，然后粘接，冷却固化，如低熔点金属，低熔点玻璃等。

（4）化学反应型：通过加入水以外的固化剂来产生化学反应而固化，如硅酸盐类、磷酸盐类、胶体氧化铝等。

建筑涂料用无机粘结剂主要有石灰和硅酸盐。在二氧化碳的作用下，石灰基粘结剂碳化为碳酸盐，硅酸盐粘结剂硅化为硅酸盐，他们在一起时会形成硅酸钙水合物。石灰基无机涂料的耐候性一般，硅酸盐涂料一般用钾水玻璃为粘结剂，耐候性极佳，寿命超过100年都有可能，欧洲至今仍有保存完好的100年前硅酸盐涂层的建筑。

用于建筑涂料的最主要的无机粘接剂有碱金属硅酸盐和硅溶胶。我国建筑工业行业标准JG/T 26-2002《外墙无机建筑涂料》中按主要粘结剂种类分为二类。其中，

Ⅰ类：碱金属硅酸盐类——以硅酸钾、硅酸钠等碱金属硅酸盐为主要粘结剂，加入颜料、填料和助剂配制而成。

Ⅱ类：硅溶胶类——以硅溶胶为主要粘结剂加入适量的合成树脂乳液、颜料、填料和助剂配制而成。

在JG/T 26-2002标准编制时的2002年前国内市场内墙无机涂料品种很少，因此没有考虑内墙无机建筑涂料，将标准名称定为“外墙无机建筑涂料”。近年来国内使用内墙无机建筑涂料比外墙无机建筑涂料更普遍，因此正在修订中的JG/T 26标准将该标准的名称修改为“建筑内外墙用液态无机涂料”，包括建筑外墙无机涂料和建筑内墙无机涂料。

根据德国标准DIN 18363 要求，硅酸盐乳胶涂料中的有机成份的质量固含量不超过总干膜质量的5%（W/W%），其测试方法是以200℃下2小时烘干后的涂料质量作为总干膜的质量，此干膜再在450℃下经过2小时的灼烧，灼烧失重作为有机成份的质量。200℃下2小时烘干是为了确保涂料中的结晶水完全挥发出来，450℃下2小时灼烧是为了让有机成膜物质和有机助剂等能完全烧灼掉，同时又能保证碳酸钙等无机填料不会分解。德国标准通过严格限制有机树脂的用量来确保无机涂料是以无机材料为主要粘结剂，从而进一步保证无机涂料的特性。

我国建筑工业行业标准JG/T 26-2002《外墙无机建筑涂料》中将无机涂料按主要粘结剂种类分为Ⅰ类-碱金属硅酸盐类和Ⅱ类-硅溶胶类是值得商榷的，虽然不同粒径和表面特性的硅溶胶粘结能力不同，但总体来说硅溶胶的粘结能力较差，很难作为主要粘结剂来满足内外墙建筑涂料的理化性能要求，即便是纯硅溶胶在完全固化后也很难成膜，容易粉化，加入大量颜、填料后的漆膜性能就更差。一般来说硅溶胶只能作为次要粘结剂，同其它无机或有机类主要粘结剂如碱金属硅酸盐、合成树脂乳液等一起使用才能满足建筑内外墙涂料对理化性能的要求。若将硅溶胶和乳液一起作为复合粘结剂时，则必须以乳液为主要粘结剂，这时涂膜的性能更接近乳胶漆的性能，很难满足DIN 18363标准对有机成份的限量要求。纯无机涂料也只能完全用碱金属硅酸盐为粘结剂，或以碱金属硅酸盐为主要粘结剂，硅溶胶为次要粘结剂，很难只用硅溶胶作粘结剂。

从无机涂料最发达的欧洲来看，无机涂料由最初的第一代纯硅酸盐无机涂料（Pure Silicate Coatings）到1962开始的第二代硅酸盐乳液无机涂料(Silicate Emulsion Coatings 或 Organo-silicate Coatings)、2002年开始的第三代硅溶胶硅酸盐无机涂料(Sol-silicate Coatings)均是以硅酸盐（silicate）作为主要粘结剂；即使是第三代无机涂料中使用了硅溶胶，但主要粘结剂仍是碱金属硅酸盐，硅溶胶只是作为次要粘结剂对硅酸盐进行改性，利用硅溶胶粘结力较弱的特点减少涂料固化收缩应力，来适用于更多基材的涂装。

2.无机涂料的发展历史

大约6000年前古埃及人便使用石英砂和天然纯碱或燃烧过程产生的碳酸钾来生产硅酸钠或硅酸钾。人们普遍认为公元前79年维苏威火山爆发后保存下来的庞贝和赫库兰尼姆古城遗址壁画的化学组成是碱金属硅酸盐。16世纪炼金术士在追寻“哲人石”的过程中，发现沙子和碳酸钾在壁炉中熔合生成闪闪发光的水玻璃。

尽管大量的参考文献中有关于水溶性硅酸盐的报导，但真正开始投入实际应用发生在1825年，由德国慕尼黑的矿物学教授福克斯主持。他进行了许多开创性工作，并系统地研究了他称之为水玻璃的水溶性硅酸钠和硅酸钾的生产方法。同时提出水玻璃可以作为粘结剂、水泥和防火涂料，也可用来封闭多孔的石材和作为壁画涂装的基料。1855年，水玻璃在欧洲和美国都开始了商业化生产。

巴伐利亚国王路维希一世对意大利北部色彩斑斓的石灰壁画印象深刻，渴望在自己的巴伐利来王国也能体验这种艺术作品，但是阿尔卑斯山北部的天气极为恶劣，在很短的时间内就破坏了这些艺术画作。因此，他向巴伐利亚科学院发布命令，要求开发一种外观像石灰壁画但耐久性更强的涂料。科学家阿道夫·威廉·凯姆用水玻璃为粘结剂，尝试制作硅酸盐涂料，在经过几年时间的大量实验后终于取得良好结果，于1878年申请了第一个无机硅酸盐涂料的专利，并开始了硅酸盐涂料的生产。直到今天，KEIM FARBE涂料公司（中国称为矿牌涂料）仍以他的名字命名，KEIM FARBE涂料公司是世界上最知名的无机硅酸盐涂料的生产商之一。

一百四十多年前由凯姆发明的第一代无机涂料是纯无机硅酸盐涂料（Pure silicate paints），它是由无机颜料、填料组成的粉体和硅酸钾液料组成的双组份涂料（又称2K涂料）。根据德国标准DIN 18363, 2.4.1硅酸盐涂料的要求，其配方为两个组份，完全不含有机组成，只能用于坚固、吸收性的矿物基底材表面的涂装。自19世纪70年代未以来，第一代无机涂料在欧洲一直应用于建筑涂料，它优异的耐候性和色牢度仍然无与伦比。19世纪用无机硅酸盐涂料装饰的建筑物至今仍保存完好，例如位于瑞士莱茵河畔斯坦因的“白鹰”旅馆和施威茨的市政厅以及德国奥斯陆和特伦恩斯坦因的外墙立面。第一代无机涂料目前仍在使用，但其缺点是双组份包装，使用前必须充分混合，并需要一定时间的熟化。

有了2K无机硅酸盐涂料超强耐候性的长期经验，又看到新出现的有机乳胶涂料容易生产、储存稳定性优异、施工方便的吸引力，市场有结合两者优点的单组份包装的无机有机复合建筑涂料的渴望，1962年第二代无机硅酸盐涂料问世，它是以硅酸钾为主要粘结剂，辅以少量高耐碱的有机合成乳液，并加入适量无机颜、填料和助剂配制而成的单组份硅酸盐乳液涂料（Silicate Emulsion Paints），又称有机硅酸盐涂料（Organo-silicate paints）。根据德国标准DIN 18363，2.4.1对硅酸盐乳胶涂料的要求其有机成份（含乳液和助剂）不超过5%。由于第二代无机涂料的出现，自20世纪70年代开始，无机涂料以硅酸盐乳胶涂料的形式受到消费者追捧，在世界范围内得到大力发展，特别在欧洲地区。

2002年由于第三代无机涂料的出现，使外墙涂料市场产生革命性变化：基于全新粘合剂概念的“硅溶胶硅酸盐涂料”(Sol-silicate Paints)为无机涂料开辟了全新的应用领域。这种全新的基料是由硅溶胶和钾水玻璃组成的稳定混合物，除可通过硅化作用与无机矿物基材产生化学键合作用外，还对牢固的有机涂层产生强附着力，因此几乎可以应用于任何普通基材表面。硅溶胶硅酸盐涂料的有机物含量仍然控制在5%以下，因此也能满足DIN 18363标准对硅酸盐乳胶漆的要求。

从第一代到第三代无机涂料，发展的三个重要里程碑已被世界涂料界普遍承认。随着无机涂料技术的发展，新的品种仍不断出现，德国矿牌涂料（KEIM FARBE）在2013发布了可用于木材表面的第四代无机涂料；2018年马来西亚吉隆坡的一家无机涂料公司也推出他们的第四代无机涂料—可用于热带海洋多雨气候的外墙硅酸盐杂化无机涂料。

无机硅酸盐涂料发展到今天在欧洲已占水性建筑涂料市场的10-15%，也在美国、亚洲和大洋洲的建筑涂料市场得到较好发展。从上世纪80年代初开始，我国也有了无机涂料研究报导，国内研制了数种硅酸钠、硅酸钾等为成膜物的无机涂料。但是，我国真正在工程上得到大量应用的主要是以硅溶胶改性的合成树脂乳液外墙涂料和以硅酸钾为主要成膜物质的双组份外墙涂料。除普通装饰功能为主的外墙涂料以外，功能性墙面无机涂料也得到了很好的应用与发展，其主要品种有无机防霉涂料、无机绝热涂料、无机防结露涂料和无机防火涂料等。在国内虽然无机涂料的优点得到广泛认同，但建筑涂料仍以合成树脂乳液涂料为绝对主导产品，对无机硅酸盐涂料的研究和应用还较少，同欧美发达国家差距还很大。近年来，国内建筑工程市场因国家对地下密闭空间用防火、不燃内墙涂料的强制要求以及家装市场对低VOC、低防腐剂环保内墙涂料的需求，推动了无机内墙涂料的发展，国内各大建筑涂料生产商均在进行无机建筑涂料的研发工作，并不断推出各自的新产品，让无机硅酸盐涂料在我国寻觅到了难得的发展机遇，并因此造就了一批无机涂料的专业生产企业。相信无机硅酸盐建筑涂料将会成为继真石漆和水性多彩涂料之后，我国建筑涂料市场的又一个热点。

3.水溶性硅酸盐化学及无机涂料固化机理

3.1 水溶性硅酸盐生产制造

在自然界中，有95%以上的地壳是由石英和多种可形成岩石的硅酸盐组成的。这些包括42%（体积含量，下同）的斜长石：Na(AlSi₃O₈) - Ca(Al2Si₂O₈) ，22%的钾长石KAlSi₃O₈，18%石英(二氧化硅)，其他更为复杂的硅酸盐包括5%的角闪石和12%的其它硅酸盐。此外，在地球外的星际物质中也发现了大量的硅酸盐。所以我们可以认为硅酸盐材料非常接近大自然，然而作为可用于涂料和化学建材的硅酸盐，我们必须聚焦于水溶性硅酸盐，特别是水性碱金属硅酸盐。

元素周期表中碱金属元素是位于最左边的第一主族的元素，包括锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)六种元素，我们只讨论对于无机涂料具有商业意义的前三种碱金属元素锂、钠、钾。如果继续研究第二主族的元素，你会发现第二主族的碱土金属形成的不溶性硅酸盐可用作家用玻璃，它们的硅酸盐也是水泥的主要组成，这些碱土金属离子一旦与可溶性硅酸盐接触就可形成我们想要的不溶性硅酸盐无机涂层。

碱金属硅酸盐是涂料工业中经常用作粘结剂的无机硅酸盐材料，它完全是人工合成材料，由石英与碱金属锂、钠、钾的碳酸盐在玻璃熔炉中于1300℃的高温下熔融反应而成，反应式和制造过程如下：

熔融的碱金属水玻璃从炉内流出到冷却传送带上并转入溶解槽中，可溶性硅酸盐在高压下可溶解于热水，不溶的玻璃和未反应的石英砂可以通过过滤除去。生成的可溶性碱金属硅酸盐并没有明确的化学计量组成，而完全取决于上述反应中原材料的配比。水溶性碱金属硅酸盐可在水中形成透明的溶液或半透明的胶体溶液，除了最低浓度外，它们的溶液表现出非牛顿流体的粘度特性。

工业上碱金属硅酸盐溶液的另一个制造方法是将二氧化硅同碱金属氢氧化物的水溶液在一定温度下溶解而制得（见下图）：

化学方程式中的系数“n”是硅酸盐的基础，它能帮助你在使用硅酸盐的过程中选择和决定一种硅酸盐的性质和适用性。“n”是二氧硅(SiO₂)与碱金属氧化物的比值，这个比值是摩尔比，常称为硅酸盐的模数，而不是重量比。重量比在实际应用中可能方便，但当对不同碱金属硅酸盐进行比较时重量比可能会产生误导，而摩尔比（模数）则更准确。碱金属硅酸盐的摩尔比与重量比的换算见下表。

碱金属硅酸盐的水溶液是碱性的，溶液的pH值同碱金属硅酸盐的浓度和模数直接相关，模数与pH值的关系是模数越高，即二氧化硅的含量增加，碱金属氧化物的含量降低，溶液的pH值也越低。

模数和pH值的关系是无机涂料的配方设计时需要考虑的重要方面，这要求硅酸盐乳液涂料中用的聚合物乳液必须能在11-12的高pH值下长期保持稳定。

3.2 水溶性硅酸盐结构

水溶性碱金属硅酸盐中含有多种不同结构。通过不同物理化学方法分析发现，这些不同结构的基本结构单元是硅氧正四面体，如下图所示。

硅氧正四面体通过不同的组合形成阴离子的单体、二聚体、三聚体以及支链、环状结构，甚至三维网络结构，如下图所示。

在不同碱性条件下，碱金属硅酸盐中氧原子可能以未离解的硅醇(Si-OH)基团或负离子(Si-O-)的形式存在，其平衡离子为带正电荷的碱金属阳离子(M+)。根据浓度、碱性等不同，单体、低聚物和聚合物形式的硅酸盐基团在溶液中的分布不是固定的，而是处于动态平衡中。碱金属硅酸盐的溶液中存在两个重要的可逆平衡反应。

一是酸碱平衡反应，见方程式：

二是缩聚离解平衡反应，见方程式：

上述化学平衡反应（也是聚合反应）受到溶液的pH值、电解质（盐）的浓度、温度等因素的影响，因此这些因素也影响硅酸盐涂料的贮存稳定性和施工固化过程。

当pH值降低时，单硅酸根离子按下式反应：

在高pH值（≥11）时，主要以H₂SiO₄^2-和H₃SiO₄^-形式存在；当pH值降至弱碱性或中性时，主要以H₃SiO₄^- 和 H₄SiO₄形式存在，缩聚反应按下式反生：

两个硅醇基反生缩合反应，单硅酸根离子形成二聚体，二聚体还可继续与单硅酸根离子或二聚体通过硅醇基缩合成三聚体和四聚体，聚合反应继续进行，直到最后形成凝胶网络结构。

这些硅酸盐的低聚物在碱性条件下带负电荷的，由于电荷排斥力而保持稳定。电解盐的加入可屏蔽表面电荷，降低系统的稳定性，特别是高价阳离子可引起涂料的快速固化：

碱金属硅酸盐同多价阳离子，如Ca⁺⁺，也可以是Mg⁺⁺或Fe³⁺和Al³⁺等，发生不可逆反应生成不溶性硅酸盐。硅酸盐无机涂料施工时可与基材中的Ca⁺⁺反应，生成不溶性的硅酸钙。

根据阿仑尼乌斯方程，温度升高化学反应速度加快，碱金属硅酸盐的聚合反应速度也随着温度升高而升高，固化速度加快。

这些化学反应除了影响碱金属硅酸盐溶液的物理化学性能（如流变性、稳定性等）外，还影响其施工应用中的固化机理。也正是因为这些反应，碱金属硅酸盐可以理解为无机高分子聚合物，可以作为粘结剂应用在涂料中。

3.3 硅酸盐的模数和性质

重复我们之前讨论的碱金属硅酸盐的模数对pH值的影响规律：硅酸盐的模数越高，溶液的pH值越低。硅酸盐的模数对涂料的其它性能也会产生很大影响，其影响规律见下表：

可以看出，碱金属硅酸盐的模数对涂料的物理化学性能会产生很大影响，作为无机建筑涂料中最常用基料硅酸钾的最适宜模数是3.5∽4.0，模数过低时涂料的干燥速度慢，耐水耐擦洗性能差；模数过高时涂料的粘结力不够，干燥收缩应力大，易发生开裂粉化，均不宜使用。

硅溶胶亦称为硅酸溶胶，是一种粒径为5∽125nm的二氧化硅的水溶胶分散体，通过电荷排斥作用而稳定。硅溶胶的外观主要由粒径的大小决定，可以是无色透明（小粒径）、半透明（中粒径）或乳白色液体（大粒径），并且随粒径增大硅溶胶的稳定性降低。硅溶胶一般由硅酸钠通过阳离子交换除去钠离子，同时硅酸根离子发生聚合反应，粒子增大而制得。无机涂料中使用的硅溶胶一般带负电荷，粒径在7∽30nm左右，pH值为9∽11。硅溶胶可以看作是特高模数（模数>50）的碱金属硅酸盐，其碱金属氧化物含量很低，不易发生盐析发白，干燥速度快，耐水性好，但粘结能力较差。硅酸钾与硅溶胶的性能比较如下。

3.4 不同碱金属硅酸盐的差异

3.4.1 硅酸钠

根据商业的重要性来看，最重要使用最广的碱金属硅酸盐是硅酸钠。硅酸钠是碱金属硅酸盐中产量最大的品种，所以它的制造成本最低，只要可能都会趋向使用硅酸钠。

虽然有人建议某些特定模数的硅酸钠可用于建筑涂料，但令人惊讶的是硅酸钠在涂料应用中并不多。这是因为碱金属硅酸盐在固化过程中会产生碳酸盐。碳酸钠存在如下表中所示的多种型式的结晶水合物：

从上表可以看出，碳酸钠以不同的水合程度存在。无水碳酸钠具有吸湿性，可吸收水份在固化的涂膜表面形成以十水碳酸钠结晶水合物形式存在的白霜。同时硅酸钠无机涂料常温下固化较慢，一般需要加热到175°C或使用合适的催化剂作用下室温固化。特别是对于白霜（盐析）的担心，在大多数涂料中基本上排除了使用硅酸钠的可能。

3.4.2 硅酸钾

碳酸钾与碳酸钠类似，有两种不同水合程度的形式存在。

这些碳酸钾不像碳酸钠那样富含水分。无水碳酸钾有吸湿性，可吸收水分形成无吸水性的倍半碳酸钾，大大降低了结晶的倾向。即使有少量碳酸钾在表面形成结晶，特别是对外墙来说相对于碳酸钠也更容易被雨水冲洗掉，因此总体来说不易产生白霜。

同时由于硅酸钾可常温自固化，不需要外加固化剂，因此硅酸钾是无机涂料中使用最广泛的粘结剂。然而，无机涂料若以硅酸钾为唯一粘结剂时，由于其固化速度较慢，涂膜在最初24小时左右硅酸钾很容易从涂层中被洗出。为了克服这个缺点，方法一是采用高模数的硅酸钾，建筑涂料中一般选择3.5∽4.0，水性无机富锌重防腐涂料中会使用模数高达4.8∽5.3的硅酸钾；方法二是同乳液复配使用，提高早期耐水性，也就是硅酸盐乳胶涂料（Silicate Emulsion Paints）；外加有机硅憎水剂等也是提高早期耐水性的方法之一。

3.4.3 硅酸锂

同碳酸钠和碳酸钾相比，碳酸锂仅存在无水碳酸锂一种形式，且溶解度要低得多。

由于具有高模数以及副产物碳酸锂极低水溶性的特点，硅酸锂主要用于不期望产生水溶性副产物及发白霜化的实际应用中，如两组硅酸盐无机富锌涂料和外墙天然石材、混凝土的固化增强等。由于其价格昂贵，使其在建筑涂料中的应用受限，但欧洲仍有一些高档无机建筑涂料是采用硅酸锂作为无机粘结剂。

3.5 碱金属硅酸盐的固化机理

碱金属硅酸盐的固化过程涉及与基材物质及空气中二氧化碳的一系列基础化学反应，这些化学反应可总结如下：

（一）基材物质引起的化学固化

下列化学反应中的M = 钠 (Na), 钾 (K) 或锂(Li)。碱金属硅酸盐同基材里的氢氧化钙反应如下：

M₂O·n SiO₂ + Ca(OH)₂ → CaO·SiO₂ + (n-1)SiO₂ + 2MOH

反应产生的碱金属氢氧化物然后进一步同空气中的二氧化碳反应生成碳酸盐：

2 MOH + CO₂ → M₂CO₃ + H₂O

与石英砂，特别是颗粒表面的固化反应如下：

（二）空气中二氧化碳引起的化学固化

与空气中的二氧化碳进行的化学固化反应如下：

随着碱金属硅酸盐模数增加（导致粘度增加）不完全硅化反应按下式进行：

细心的读者会注意到这个反应是用石英砂和碱金属碳酸盐制造碱金属硅酸盐的逆反应。

通过干燥或冷冻减少物理水，完全硅化后可形成不溶的二氧化硅凝胶：

随着浓度增高，粘度增高，最终导致凝胶化（二氧化硅凝胶的形成）。

顺便提一下，如果需要的话，我们可以通过使用某些添加剂来按需要有效地加速上述凝胶过程的进行。

从以上方程式可以看出，无机碱金属硅酸盐粘结剂有多种固化方式。本质上固化可能是由于大气中的二氧化碳或基材中的活性成份（Ca²⁺,Mg²⁺,Zn²⁺,Cu²⁺,Fe³⁺等）。

同时，涂层的硬化也可以通过物理除水来实现，物理除水包括自然挥发、加热或冷冻等。然而，这可能仅是表面的硬化，以致如当涂膜再次接触水时可能会由于粘结剂的迁移而软化。

适当施工并固化的无机硅酸盐涂层可与基材间产生非常牢固的化学键合作用，并融为一体，以致如通常不把它们看作成膜型涂料，而是在本质上已成为了基材的涂层。与此同时，这种固化的粘合剂形成了具有很高水蒸气（和二氧化碳）透气性的多孔性无机基质。因此这种涂料特别是应用在历史古建筑（通常是潮湿的）和未完全固化的混凝土表面具有优势。在潮湿的历史古建筑中，水蒸汽的通过可使潮湿的古建筑有效干燥。对于未完全固化的混凝土表面，二氧化碳仍可以通过无机涂层而不影响继续碳化，从而使混凝土硬化。而成膜型的纯乳液涂料虽然也有一定的透气性，但仍然会阻碍水蒸气的通过，特别是低PVC、厚膜型涂层（如弹性涂料），很容易发生漆膜鼓泡、起皮脱落现象，尤其是在基材潮湿、防水不佳、热带多雨地区等情况下更容易发生。

固化后的硅酸盐粘结剂骨架结构示意图如下：

4．结语

无机硅酸盐涂料的主要粘结剂是水溶性碱金属硅酸盐（水玻璃），锂、钠、钾水玻璃的性能和价格差别很大，可以根据需要选择适当性价比的水玻璃，无机硅酸盐内外墙涂料通常以钾水玻璃为主，对于高档外墙及特别是深色外墙漆采用锂水玻璃更佳。

低模数的水玻璃粘结力更强，但固化速度更慢、早期耐水性更差、更容易出现盐析发白现象；高模数的水玻璃固化速度更快，耐水性更好，盐析发白也更少，但粘结力稍差。

可以根据性能要求选择适当模数的水玻璃作为无机硅酸盐涂料的粘接剂，建筑涂料中通常使用模数为3.5-4.0的硅酸钾；为了减少固化收缩应力，适用于更多基材上涂装，特别是无机外墙涂料中减少盐析、提高早期耐水性，常用硅溶胶和水玻璃复配混合使用，来提高水玻璃的模数。

碱金属硅酸盐同多价金属离子的固化反应以及受PH值（例如同空气中二氧化碳反应）、浓度、温度、模数等因素影响的脱水缩合聚合反应，会对无机硅酸盐涂料的贮存稳定性和施工后的固化速度产生决定性作用。