涂料助剂之——气相二氧化硅

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首先说明，气相二氧化硅的最大用途是在合成橡胶，硅橡胶和复合材料中，但在涂料油墨中的应用也由来已久，值得参考一下。

* e% Q, |- Z; y市场情况：
; ~& v( K3 W) H* r/ s四大国际生产厂家Degussa,Wacker,cabot,Tokuyama。生产厂家首推Degussa，1941年德国DEGUSSA 公司发明气相二氧化硅制备技术，但其在中国市场由于高价位的定位策略，市场并不理想。Wacker的一些产品特色明显，如在高透明体系中的T40暂时无出其右。国内有三家，沈阳化工股份有限公司,上海氯碱化工股份有限公司和广州吉必时科技事业有限公司，质量上应首推沈阳化工，但产量太小，难以与国外巨头相抗衡。Cabot去年国内投产，Tokuyama今年国内投产，Wacker位于张家港的工厂也即将投产，加起来产能巨大，今后市场上必定狼烟四起。

) N% `; ~" W$ f+ Y4 L9 E+ b* h1 H在涂料中的作用：
! _' y# G6 J+ z/ q8 N1，流变助剂


1 J- Z. m5 Z/ b- [3 ~4 b流变性是涂料的重要性能,它直接影响到涂料的外观,施工性能及储存稳定性等性能,而不同涂料体系对流变助剂的要求也有差异.对于油性体系而言,大部分流变助剂都是形成氢键而起作用的.表面未处理的气相二氧化硅聚集体含有多个 ,其中,一是孤立的,未受干扰的自由 二是连生的,彼此形成氢键的键合 氢键键合 在油性体系中,极易形成三维的网状结构,这种结构受机械力影响时会破坏,使粘度下降,涂料恢复良好的流动性;当剪切力消除后,三维结构会自行恢复,粘度上升.在完全非极性液体中,粘度恢复时间只需几分之一秒;在极性液体中,回复时间较长,这取决于气相二氧化硅的浓度及其分散程度,这一特性赋予油性涂料非常好的储存和施工性能,特别是厚浆形涂料,既能保证涂料在一定的施工剪切力下有良好的流动性,又能保证涂膜的一次施工厚度,通常,在施工过程中,由于涂层边缘的溶剂挥发较快,导致表面张力不均匀,容易使涂料向边缘移动,而二氧化硅网络能够有效的阻止涂料的移动而形成厚边,同时还防止涂料在固化过程中的流挂现象,使涂层均匀.同时,气相二氧化硅由于能形成氢键而提高体系中的中低剪切粘度,从而起到增稠作用.因此,气相二氧化硅在油性体系中的应用非常广泛.不过,在水性体系中,由于水分子会与气相二氧化硅形成氢键,大大影响其作用,所以通常会对其表面进行封端处理,并引入氧化铝等改性,利用配位效应而引起流变作用,以避开水的影响.但从目前应用的情况来看,都不是很理想,需要反复搭配实验,而且使用不当时,还会导致体系有劣化的趋势.
+ S; w# Z9 B  P6 q" D. }% V2，防沉剂
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气相二氧化硅是一种理想的防沉剂,对于防止涂料体系中颜料的沉淀非常有效,特别是对于色浆的体系,适当的添加量将大大提高色浆的稳定性,而且能够减少润湿分散剂的量,以提高色浆的适用性,并减少色浆对涂料体系的影响,气相二氧化硅的防沉作用对涂料存放非常有利,特别是某些颜料,如金属粉和薄片,都极易沉淀且不能完全悬浮,使用气相二氧化硅可保证其分散不沉淀.以配方总量计,二氧化硅用量在0.4%-0.8%的范围内,但特殊情况下,比如富锌漆,需增加到2%.
6 b7 T% W2 K& \# d& K8 k% y! ]3，助剂分散
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在粉末涂料体系中,由于气相二氧化硅的小粒径和高表面能,它们可以吸附在涂料粉体的表面,并在粉体表面形成一个表层,提高粉料得分散性,故可作为分散剂使用.在同一涂料系统中,加入气相二氧化硅可明显缩短分散时间,提高生产效率.单值得注意的是,先将气相二氧化硅分散完全效果更好,其添加量不宜太多,一般不超过1%.因为添加量过多会导致体系触变性能较强,导致分散时边缘分散剪切力不够,而呈冻状,影响分散效率,特殊情况如富锌漆需要添加2%时可以同时搭配其他流变主机助剂一起使用,并利用醇类溶剂调整气相二氧化硅的流变性能.
# r* n' j/ [2 p; E* u4，消光剂
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气相二氧化硅折光指数1.46,与成膜树脂的折光指数接近,对漆膜颜色没有影响.成膜过程中其迁移到漆膜表面,能使表面产生预期粗糙度,明显的降低表面光泽,是一种良好的消光剂,使用气相二氧化硅是要注意与漆膜厚度的匹配.在厚膜漆里,采用颗粒非常细的气相二氧化硅,涂膜表面不能产生适当的粗糙度;反之,如在薄膜漆里采用颗粒粗大的气相二氧化硅,虽然其消光效果非常好,但是漆膜表面的粗糙度将不能为绝大多数用户接受,一般来说,气相二氧化硅粒度约为3-7 ，适合于干膜厚度为15-40 的涂料体系。用气相二氧化硅配漆，除了配成浆状物后加到漆里分散外，还可以直接调配到漆中。通常在容器内，以线速度20m/s（约1000r/min）的搅拌叶轮分散10-15min就可达到充分的分散。
5，抗耐磨剂


气相二氧化硅采用甲基丙烯硅烷进行表面处理后，添加到聚胺酯涂料中，可以起到耐摩擦的作用。加5%-15%的气相二氧化硅，耐摩擦性可提高10%-35%，同时涂料的流变性能和干膜的光学性能都不受负面影响。
+ s& s- T' ]) s' C% h6，其他作用


气相二氧化硅还可以提高涂料的耐侯性、抗划伤性，提高涂层与基材之间的结合强度，同时，气相二氧化硅具有极强的紫外线吸收、红外光反射特性，填加在涂料中能提高涂料的抗老化性能。
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请注意：良好的分散条件（足够的剪切力）是其性能体现的前提条件。