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抗紫外线、抗黄变

谈谈气相二氧化硅在涂料配方中的重要作用及作用机理

       气相二氧化硅(气相法白炭黑)在优质涂料配方中具有重要的地位。气相二氧化硅不仅能够在涂料中做作为流变助剂和助分散剂,而且还具有防沉降、抗结块、消光以及防腐功能。下面简要阐述气相二氧化硅在涂料配方中这些作用机理。


       一、流变助剂。

       未处理的气相二氧化硅表面含有大量羟基,它们在油性体系中极易通过相互间的氢键缔合,形成均匀的三维网状结构,能够增加涂料粘度。并且这种三维网状结构受到机械剪切力作用时会被破坏,使涂料粘度下降,恢复良好的流动性;当剪切力消除后,三维结构的氢键会自行恢复,涂料粘度上升。气相二氧化硅的这一特性赋予涂料良好的贮存性能和施工性能,特别是厚浆型涂料,如船舶漆等,既能保证涂料在一定的施工剪切力下有良好的的流动性,又能保证涂膜的一次性施工厚度。

       二、助分散剂。

       在粉末涂料配方中,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,提高粉料的分散性。在同一涂料系统中,加入气相二氧化硅可以明显缩短分散时间,提高生产效率。

       三、涂料防沉降、抗结块。

       气相二氧化硅表面存在大量硅醇键,可自身或与基材形成氢键,形成类似“网”状结构,“托”住配方中的颜填料,阻止其下沉或结块。气相二氧化硅具有增稠效果,选择合适的气相二氧化硅,在一定程度上可以提高涂料粘度,颜料或填料在下降过程中受到的阻力会自然增加,可有效涂料防沉或防止结块。

       气相二氧化硅表面活性高,通过改性处理手段,可以将气相二氧化硅表面电荷进行调整来使用。在某些特定涂料应用上,颜料或填料也存在一定的活性,可自身团聚或相互之间结合,此时的气相二氧化硅可起到中和电荷的作用,防止颜、填料之间的团聚或结块,提高颜料的存储性。在粉末涂料中,气相二氧化硅可作为外添加剂,气相二氧化硅微粒吸附在粉末涂料表面,将涂料颗粒阻隔开来,起到促进流动性效果;部分气相二氧化硅还能起到防潮作用,避免涂料结块。气相二氧化硅作为填料之一,还可促进涂层耐刮擦、防滑等功能;

       四、消光性。

       气相二氧化硅具有粒径小,表面活性大、纯度高等特点,在消光涂料领域也有广泛应用。气相二氧化硅粒径小,兼具一定的粒径分布宽度,可直接应用于消光体系;其表面活性高,具有防沉效果,可防止颜填料的沉降,协同消光,也可改性成粒径分布更宽的产品使用;气相二氧化硅与大部分基材、涂料主体成膜树脂具有差异不大的折光率,在消光的同时,可使涂层兼具较高的透明度;气相二氧化硅的空间结构,对于光线的散射、吸收耗散也起到促进作用。

       五、增进防腐性。

       气相二氧化硅的疏水性对用于含铁金属防腐蚀的涂料来说非常重要。金属腐蚀发生的过程即是潮气及金属离子,如钠离子和钙离子等,渗透并穿过保护性涂层的过程。防腐涂料配方使用极性防流挂剂或防沉降剂,相当于为水和金属离子向金属表面迁移提供了通道。积聚在金属表面的水分会破坏涂层的附着力,进而引起渗透性水泡,使得更大面积金属表面暴露出来,加快腐蚀速度;离子的存在会大幅增加界面上的电离强度,加快腐蚀速度。而疏水性气相二氧化硅不会提供水气和离子向金属表面迁移的通道,与处理型黏土等其他类型的触变剂以及未经完全疏水处理的气相二氧化硅相比,疏水型气相二氧化硅能够减少渗透性水泡和腐蚀发生的程度。

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