Введение. Для отделки наружных и внутренних стен зданий нашли широкое применение силикатные краски, представляющие собой суспензию пигментов и наполнителей в жидком стекле [1]. Учитывая возрастающие требования к качеству отделки, актуальным является разработка способов модификации жидкого стекла, что позволит получить покрытия с более высокими защитными и декоративным свойствами. Анализ патентной и научно-технической литературы свидетельствуют, что одним из способов модификации является введение в состав связующего кремнийорганических соединений, фурилового спирта, раствора полистирола и других полимерных соединений [2, 3]. Представляет интерес применение в качестве пленкообразователей силикатных красок полисиликатов, которые обеспечивают более высокие эксплуатационные свойства покрытий [4, 5].Пленкообразователи и вспомогательные вещества, адсорбируясь на поверхности пигментов и наполнителей, образуют граничные межфазные слои, отличающиеся по структуре и свойствам от исходного пленкообразователя. Эти межфазные прослойки влияют на многие свойства лакокрасочных материалов.Как и любая коллоидная система, ЛКМ имеют запас поверхностной энергии Гиббса, определяемой поверхностным натяжением пигмента σ и площадью межфазной поверхности S:Поверхностная энергия Гиббса пигментной фазы воздействует на окружающие ее молекулы пленкообразователя как в жидких системах, так и в покрытиях. Наиболее распространенным случаем этого воздействия является адсорбционное взаимодействие поверхности пигментов с пленкообразователями, играющее решающую роль в создании высокодисперсных и стабильных красочных систем.Мерой адсорбционного взаимодействия является работа адгезии между фазами, количественно определяемая термодинамическим уравнением Дюпре – Юнга:                 (1)где  – работа адгезии; σ – межфазное натяжение; θ – равновесный краевой угол смачивания.В соответствии с уравнением (1) параметром, определяющим работу адгезии, является способность полимерного пленкообразователя смачивать пигментные частицы.Основная часть. Исходя из вышесказанного, в работе исследовалось также когезионные свойства и способность полисиликатного связующего смачивать поверхность пигмента (наполнителя). В работе полисиликатные растворы получали путем взаимодействия стабилизированных растворов коллоидного кремнезема (золей) с водными растворами щелочных силикатов (жидкими стеклами). Применяли золь кремниевой кислоты Nanosil 20 и Nanosil 30, выпускаемые ПК «Промстеклоцентр». Характеристики кремнезоля приведены в Таблице 1. Применяли натриевое жидкое стекло с модулем М=2,78, калиевое жидкое стекло – с модулем М=3,29. В качестве наполнителя применяли микрокальцит марки МК-2 (ТУ 5743-001-91892010-2011) и тальк марки МТ-ГШМ (ГОСТ 19284-79), в качестве пигмента – диоксид титана230 рутильной формы (ТУ 2321-001-1754-7702-2014).Было установлено, что покрытия на основе полисиликатных растворов характеризуются более быстрым отверждением. На рисунке 1 показана кинетика отверждения покрытия, которая характеризуется изменением относительной твердости. В возрасте 24 часов относительная твердость пленки на основе контрольного состава (без золя) составляет 0,28, а с добавлением золя Nanosil 20 в количестве 5, 10, 15 % от массы жидкого стекла соответственно 0,38; 0,43, 0,47. Процесс отверждения заканчивается спустя 7 суток (рис. 1).    Рис. 1.  Кинетика изменения относительной твердости  пленок на основе полисиликатных растворов1 – калиевое жидкое стекло; 2 – калиевое жидкое стекло  +5 % Nanosil 20; 3 – калиевое жидкое стекло +10 % Nanosil 20; 4 – калиевое жидкое стекло  +15 % Nanosil 20  Установлено, что пленки на основе полисиликатных растворов обладают более высокой когезионной прочностью [6]. Определение когезионной прочности проводили по ГОСТ 18299-72* на разрывной машине ИР 5057-50 при скорости деформирования 1 мм/мин. Выявлено, что прочность при растяжении пленки на основе калиевого жидкого стекла составляет Rр =0,392 МПа, а прочность при растяжении пленки на основе полисиликатного раствора (15 % Nanosil 20) – 1,1345 МПа. Увеличение прочности, на наш взгляд, обусловлено увеличением доли высокополимерных фракций кремнекислородных анионов(ККА) в структуре полисиликатного связующего по сравнению с жидким стеклом [7]. Для изучения структуры жидких стекол применяли молибдатный метод, основанный на различной скорости взаимодействия мономерных, олигомерных и полимерных ККА с молибденовой кислотой.Нами установлено, что с увеличением содержания золя доля полимерной формы кремнезема возрастает. В калиевом полисиликатном раствор содержание полимерной формы кремнезема g-SiO2 составляет 19,93 % при содержании золя15 %, а  в калиевом жидком стекле – 2,511 %.Нами была рассчитана работа адгезии жидкого стекла и полисиликатного раствора к пигменту (наполнителю). Исследования выполнены с использованием оборудования на базе Центра Высоких Технологий БГТУ им. В.Г. Шухова. Краевой угол смачивания определяли на приборе  KRUSS DSA-30Для определения краевого угла смачивания были  заформованы таблетки  из смеси пигмента и наполнителя с помощью автоматического гидравлического пресса Vaneox – 40t automatic, с давлением в 18 тонн за 11 секунд. Порошок прессовали в сухом состоянии, без дополнительной обработки. Поверхностное натяжение растворов определяли сталагмометрическим методом. Сталагмометрический метод основан на измерении числа капель, образующихся при вытекании жидкости из вертикальной трубки не­большого радиуса. Связь между работой адгезии и работой смачивания определяется соотношением:                            (3)Результаты исследований и расчетов приведены в табл. 1 Таблица 1Работа адгезии полисиликатного связующего к наполнителюНаименование пленкообразующегоПоверхностное натяжение, мН/мУгол смачивания, ºСРабота адгезии, мДж/м2Работа смачивания,мН/мВода72,846,2123,1850,38СвязующееКалиевое жидкое стекло 55,2253,987,7432,52Калиевый полисиликатный раствор (15 % Nanosil 20)64,06451,6103,8539,786Натриевое  жидкое стекло51,6674,765,313,64Натриевый полисиликатный раствор (15 % Nanosil 20)55,2262,580,7325,51 Анализ данных, приведенных в табл.1, свидетельствует, что для калиевого полисиликатного раствора характерна большая работа адгезии к наполнителю (пигменту). Так, работа адгезии калиевого полисиликатного раствора к наполнителю (пигменту) составляет103,85 мН/м, в то время как работа адгезии калиевого жидкого стекла – 87,74 мН/м. Аналогичные закономерности наблюдаются при применении натриевого жидкого стекла и натриевого полисиликатного раствора.Для калиевого полисиликатного раствора характерна и большая работа смачивания, составляющая 39,786 мН/м.При определении краевого угла смачивания было установлено, что капли из натриевого стекла на поверхности образца образовывали угол намного больше, чем калиевого, и в течение 5 минут держались на поверхности без изменений, в то время как капли из калиевого пол секунды сохраняли форму, а затем расплывались. Капли на основе натриевого полисиликатного раствора быстрее впитывались в материал, образуя пирамидную форму. Капли на основе калиевого полисиликатного раствора более устойчивы и задерживались на образце до двух минутНаличие более полного смачивания поверхности наполнителя и пигмента в случае применения калиевого полисиликатного раствора способствует формированию более плотной структуры покрытия и повышение физико-механических свойств. Об этом свидетельствуют данные об изменение прочности при растяжении пленок на основе красочных составов (рис. 2).   Рис. 2. Изменение относительных деформаций при растяжении образцов на основе: 1 – зольсиликатной краски; 2 –силикатной краски Установлено, что когезионная прочность пленок на основе зольсиликатной краски составляет 2,65 МПа, а на основе силикатной краски – 1,8 МПа. Наблюдается увеличение относительных деформаций, составляющий у пленок на основе зольсиликатной краски 0,06 мм/мм, а на основе силикатной краски – 0,033 мм/мм.Более высокие деформации покрытий на основе зольсиликатной краски характеризуют покрытия как более стойкие к трещинообразованию.На основе полисиликатного раствора разработана рецептура состава, предназначенного для отделки наружных фасадов и внутренних стен зданий [8, 9]. Вязкость красочных составов составляет 17–20 с по ВЗ-4, степень высыхания до степени 5 – 70–90 мин, адгезия к растворной подложке – 1 балл, смываемость – не более 2 г/м2. Краска образует покрытие, характеризующееся ровной однородной матовой поверхностью. Стойкость к статическому действию воды при температуре 20 °С составляет не менее 24 час.Выводы. В результате проведенных исследований установлено, что повышение физико-механических свойств покрытий на основе полисиликатных связующих обусловлено изменением структуры самого пленкообразователя, вызванное увеличением доли высокополимерных фракций кремнекислородных анионов (ККА), а также повышением работы адгезии пленкообразующего к наполнителю (пигменту).