氣相二氧化硅,也叫氣相白炭黑,是一種白色蓬松粉沫,多孔性, 無味無污染,耐高溫。同時它具備的化學惰性以及特殊的觸變性能明顯改善橡膠制品的抗拉強度,抗撕裂性和耐磨性,橡膠改良后強度提高數十倍。液體系統、粘合劑、聚合物等的流變性與觸變性控制,可用來調節自由流動和作為抗結塊劑來改善粉末性質等等。
流變助劑
未處理的氣相二氧化硅表面含有大量羥基,它們在油性體系中極易通過相互間的氫鍵締合形成均勻的三維網狀結構,能夠增加涂料粘度。而這種三維網狀結構受到機械剪切力作用時會被破壞,使涂料粘度下降,恢復良好的流動性;當剪切力消除后,三維結構(氫鍵)會自行恢復,涂料粘度上升。氣相二氧化硅的這一特性賦予油性涂料非常好的貯存性能和施工性能,特別是厚漿型涂料(如船舶漆),既能保證涂料在一定的施工剪切力下有良好的的流動性,又能保證涂膜的一次施工厚度。
流變性是涂料的重要性能,它直接影響到涂料的外觀,施工性能及儲存穩定性等性能,而不同涂料體系對流變助劑的要求也有差異。對于油性體系而言,大部分流變助劑都是形成氫鍵而起作用的。表面未處理的氣相二氧化硅聚集體含有多個,其中,一是孤立的,未受干擾的自由 二是連生的,彼此形成氫鍵的鍵合氫鍵鍵合在油性體系中,極易形成三維的網狀結構,這種結構受機械力影響時會破壞,使粘度下降,涂料恢復良好的流動性;當剪切力消除后,三維結構會自行恢復,粘度上升。在完全非極性液體中,粘度恢復時間只需幾分之一秒;在極性液體中,回復時間較長,這取決于氣相二氧化硅的濃度及其分散程度,這一特性賦予油性涂料非常好的儲存和施工性能,特別是厚漿形涂料,既能保證涂料在一定的施工剪切力下有良好的流動性,又能保證涂膜的一次施工厚度,通常,在施工過程中,由于涂層邊緣的溶劑揮發較快,導致表面張力不均勻,容易使涂料向邊緣移動,而二氧化硅網絡能夠有效的阻止涂料的移動而形成厚邊,同時還防止涂料在固化過程中的流掛現象,使涂層均勻。同時,氣相二氧化硅由于能形成氫鍵而提高體系中的中低剪切粘度,從而起到增稠作用。因此,氣相二氧化硅在油性體系中的應用非常廣泛。
助分散劑
在粉末體系中,由于氣相二氧化硅的小粒徑和高表面能,它們可以吸附在涂料粉體的表面,并在粉體表面形成一個表層,提高粉料的分散性。在同一涂料系統中,加入氣相二氧化硅可以明顯縮短分散時間,提高生產效率。
在粉末涂料體系中,由于氣相二氧化硅的小粒徑和高表面能,它們可以吸附在涂料粉體的表面,并在粉體表面形成一個表層,提高粉料得分散性,故可作為分散劑使用。在同一涂料系統中,加入氣相二氧化硅可明顯縮短分散時間,提高生產效率。單值得注意的是,先將氣相二氧化硅分散完全效果更好,其添加量不宜太多,一般不超過1%。因為添加量過多會導致體系觸變性能較強,導致分散時邊緣分散剪切力不夠,而呈凍狀,影響分散效率,特殊情況如富鋅漆需要添加2%時可以同時搭配其他流變主機助劑一起使用,并利用醇類溶劑調整氣相二氧化硅的流變性能。
防沉降與抗結塊
氣相二氧化硅表面存在大量硅醇鍵,可自身或與基材形成氫鍵,形成類似“網”狀結構,“托”住顏料或者其他填料,阻止其下沉或者結塊。氣相二氧化硅具有增稠效果,選擇合適型號的氣相二氧化硅,在一定程度上提高涂料粘度,那么顏料或者填料在下墜過程中受到的阻力會自然增加,可有效防沉或防止結塊。
氣相二氧化硅是一種理想的防沉劑,對于防止涂料體系中顏料的沉淀非常有效,特別是對于色漿的體系,適當的添加量將大大提高色漿的穩定性,而且能夠減少潤濕分散劑的量,以提高色漿的適用性,并減少色漿對涂料體系的影響,氣相二氧化硅的防沉作用對涂料存放非常有利,特別是某些顏料,如金屬粉和薄片,都極易沉淀且不能完全懸浮,使用氣相二氧化硅可保證其分散不沉淀。以配方總量計,二氧化硅用量在0。4%-0。8%的范圍內,但特殊情況下,比如富鋅漆,需增加到2%。
氣相二氧化硅表面活性高,通過改性處理手段,可以將氣相二氧化硅表面電荷進行調整,因為在某些特定涂料應用上,顏料或填料也存在一定的活性,可自身團聚或相互之間結合,此時氣相二氧化硅可起到中和電荷的作用,防止顏填料之間的團聚或結塊,進一步提高顏料的存儲性。在粉末涂料中,氣相二氧化硅可作為外添加劑,氣相二氧化硅微粒吸附在粉末涂料表面,將涂料顆粒阻隔開來,起到促進流動性效果,部分氣相二氧化硅還能起到防潮作用,避免涂料結塊。
消光
涂料能夠消光,是憑借氣相二氧化硅具有粒徑小,表面活性大、純度高等特點,在消光涂料領域也有深入應用,具體作用機理如下:氣相二氧化硅粒徑小,兼具一定的粒徑分布寬度,可直接應用于消光體系;氣相二氧化硅表面活性高,具有防沉效果,在消光領域可防止顏填料的沉降,協同消光,也可改性成粒徑分布更寬的產品使用;氣相二氧化硅與大部分基材、涂料主體具有差異不大的折光率,在消光的同時,可使涂層兼具較高的透明度;氣相二氧化硅作為填料之一,還可促進涂層耐刮擦、防滑等功能;此外,氣相二氧化硅的空間結構,對于光線的散射、吸收耗散也起到促進作用。
氣相二氧化硅折光指數1。46,與成膜樹脂的折光指數接近,對漆膜顏色沒有影響。成膜過程中其遷移到漆膜表面,能使表面產生預期粗糙度,明顯的降低表面光澤,是一種良好的消光劑,使用氣相二氧化硅是要注意與漆膜厚度的匹配。在厚膜漆里,采用顆粒非常細的氣相二氧化硅,涂膜表面不能產生適當的粗糙度;反之,如在薄膜漆里采用顆粒粗大的氣相二氧化硅,雖然其消光效果非常好,但是漆膜表面的粗糙度將不能為絕大多數用戶接受,一般來說,氣相二氧化硅粒度約為3-7,適合于干膜厚度為15-40的涂料體系。用氣相二氧化硅配漆,除了配成漿狀物后加到漆里分散外,還可以直接調配到漆中。通常在容器內,以線速度20m/s(約1000r/min)的攪拌葉輪分散10-15min就可達到充分的分散。
防腐
氣相二氧化硅的疏水性對用于含鐵金屬防腐蝕的涂料來說非常重要。腐蝕發生的全過程,即是潮氣以及離子(例如鈉離子和鈣離子)滲透并穿過保護性圖層的過程。使用極性防流掛劑或防沉降劑,相當于為水分和離子向金屬表面遷移提供通道,積聚在金屬表面的水分會破壞圖層的附著力,進而引起滲透性水泡,使得更多金屬表面暴露出來,加快腐蝕速度。同時,離子的存在會大幅增加界面上的電離強度,加快腐蝕速度。疏水性氣相二氧化硅不會提供潮氣和離子向金屬表面遷移的通道,因而,與處理型黏土等其他類型的觸變劑以及未經完全疏水處理的氣相二氧化硅相比,疏水型氣相二氧化硅能夠減少滲透性水泡和腐蝕發生的程度。
抗耐磨劑
氣相二氧化硅采用甲基丙烯硅烷進行表面處理后,添加到聚胺酯涂料中,可以起到耐摩擦的作用。加5%-15%的氣相二氧化硅,耐摩擦性可提高10%-35%,同時涂料的流變性能和干膜的光學性能都不受負面影響。
其他作用
氣相二氧化硅還可以提高涂料的耐侯性、抗劃傷性,提高涂層與基材之間的結合強度,同時,氣相二氧化硅具有極強的紫外線吸收、紅外光反射特性,填加在涂料中能提高涂料的抗老化性能。
埃爾派為你推薦氣相二氧化硅是什么 氣相二氧化硅在涂料中的作用。更多新更新的動態信息盡在埃爾派官網,同時你還可以了解顏料/染料行業其它信息或瀏覽新聞資訊。