气相二氧化硅在涂料中的应用

气相二氧化硅在涂料工业中的应用疏水型的二氧化硅DM、MT、HM、PM型号为改善涂料在生产、储存、应用以及漆膜固化以后的工艺应用性提供了极大的可能性。由于一直有一个连续的产品开发和技术应用工作计划，使得德山株式会社提供的产品范围非常广泛，几乎能为每一种涂料提供一种合适的气相二氧化硅（REOLOSIL）型号。下列型号可以被应用在涂料中。DM-10MT-10HM-20LPM-20L1、气相二氧化硅的分散必须使用有限的分散设备（如：砂磨机、球磨机等）将疏水型气相二氧化硅混合到水溶性涂料和水稀释涂料体系中，不过分散方法必须要适合于各自的体系。将气相二氧化硅用于清漆中时，气相二氧化硅的含量位于5%-8%（以固体基料计）的范围内最好，例如在砂磨机中分散。这样的含量既经济又能达到最佳的分散效果。加入气相二氧化硅后，清漆的浓度可以降低，可以降低清漆的成本。有时候，在研磨基料中加入润湿分散剂对提高光学性能很有用，例如光泽和透明度。以气相二氧化硅含量计，润湿分散剂的加入量最高可达50%，不过这要根据特定的润湿分散剂和特定的清漆体系而定。在含有颜料的涂料中，要将气相二氧化硅和颜料一起进行研磨。在一些特殊的情况下，可以将气相二氧化硅DM-10高速分散到防锈漆中。2、气相二氧化硅改善流变性能流变学是研究物质变形和流动行为的科学。清漆的流变性能基本上可以通过剪切应力、剪切速率和粘度来描述。具有假稠性或触变性流动行为的涂料，其粘度依赖于剪切速率（这一行为又叫剪切稀化），粘度随剪切速率的增加而减低，随剪切速率的减低而增加。当涂料粘度的上升和下降不仅要依赖剪切速率，还要依赖剪切应力的持续时间和停止时间时，就开始表现出触变性。在明显改善了涂料的工艺应用性的诸多因素中，除了触变流动和触变性的作用外，还有致流值的研究发展。它对研究特殊效应、悬挂行为和流挂的控制都很有用。气相二氧化硅也可以用来调整液体的流变行为，它即可产生致流值、增加粘度、又有很明显的触变效果。这在将亲水型气相二氧化硅加入到非极性液体中时表现的很明显。例如：将气相二氧化硅加入到不饱和树脂中或石蜡油中，或者将气相二氧化硅加入到聚硅氧烷中。在含有几种组分的体系中如果疏水型的二氧化硅和亲水型的二氧化硅的加入量相同，那么疏水型的二氧化硅对流变的影响要大的多。下面是几种体系中各典型型号的对比这里有一个例子，将乙醇和水按1：1混合，然后加入REOLOSILDM-10、REOLOSILHM-20L及REOLOSILQS-20试验结果说明REOLOSILDM-10具有强烈的增加粘度的作用，REOLOSILHM-20L没有表现出和REOLOSILDM-10相近的效果，尽管REOLOSILHM-20L也是疏水型二氧化硅。很遗憾，在单独的应用中不可能预测那种疏水型二氧化硅有最好的流变效果，因此，需要对特定的体系进行试验。上述实验对于纯溶剂和它们的混合物体系以及基料体系特别有效。对亲水型REOLOSILQS-20和疏水型REOLOSILHM-20L的流变影响效果进行了比较。低剪切下（3rpm），将REOLOSILQS-20进入到环氧基树脂中表现出来的粘度，明显比加入REOLOSILHM-20L要高。不过在加入聚酰胺树脂交联后，结果就倒过来了，也就是说：如果涂料包含有两种组分，那么应用时加入疏水型REOLOSILHM-20L对流变的影响更大。粘度值可用布鲁克菲尔得（Brookfield）旋转粘度计在3和30rpm下进行测量，在剪切速率比1：10的剪切稀化值可以通过下式计算（触变指数）：剪切稀化值=mpasat3rpm/mpasat30rpm疏水型REOLOSIL,特别是疏水型REOLOSILHM-20L对环氧体系的流变具有正面的影响。特别是疏水型REOLOSIL能改善这些体系在储存过程中粘度行为。在上述环氧例子中，每种REOLOSIL型号的浓度都是3%（以重量计），REOLOSILDM-10的增稠效果略低，而亲水型REOLOSILQS-20只是在开始时有较高的粘度，只有REOLOSILHM-20L具有良好的长期粘度稳定性。在双组分聚氨脂（丙烯酸/聚异酸脂）交联体系中，疏水型REOLOSIL的改善流变性能明显要优于亲水型REOLOSIL。涂料的流变测量值通常和用于竖直表面而产生的流挂行为很有关系，加入0.3-0.5%REOLOSILDM-10可以防止流挂。表一几种典型体系中气相二氧化硅对于触变性能的改善对比另一种可以衡量流挂行为的可靠试验是溢出试验，是使用流挂刮刀来进行测试的。加入0.8%REOLOSIL后湿膜的最大厚度可以达到100微米。疏水型REOLOSIL已经被使用很长时间来控制特效漆的流变，疏水型REOLOSIL已经被成功用来保持金属漆、触变漆和锤纹漆的稳定。当在吸收性底材（例如多孔性木料）涂漆时，在漆的表面会发生润湿剂粒子的离析和聚集现象，这是我们所不希望的，这种现象会导致发白和光泽的降低，这种现象是由于基料介质渗透到底材的孔隙中而造成的。REOLOSIL产生的致流值效应，可以防止清漆的过度渗透，而且足以抵制自然毛细力，防止清漆发白，这可以用于木器透明底漆中防止发白。体系气硅型号增稠结果分析乙醇+水（1：1）QS-20(亲水型)★★单独应用中不能预测哪种疏水型气硅有最好的流变效果DM-10(疏水型)★★★★HM-20L(疏水型)★★环氧基树脂QS-20(亲水型)★★★双组分时，疏水型HM-20L对流变影响更大DM-10(疏水型)★★★HM-20L(疏水型)★★★★★环氧基树脂+聚酰胺树脂QS-20(亲水型)★★★HM-20L(疏水型)★★★★★双组分聚氨脂交联体系（丙烯酸/聚异酸脂）亲水型气硅★★在该体系中，疏水型齐硅优于亲水型气硅疏水性气硅★★★★★3、气相二氧化硅用作防沉降剂在工业领域，气相二氧化硅（REOLOSIL）的最早应用就是防沉降的填料和颜料使用在清漆和色漆中，通常加入以总配方计0.3-0.5%的REOLOSIL就可以达到需要的防沉降效果。同时通常会带来粘度的增加并产生一个致流值。因为锌的比重高达7克/立方厘米，所以锌粉特别容易沉降。因此需要加入高达2%（以锌粉含量计）的REOLOSIL以达到良好的防沉降效果并确保任何沉降物都能够很容易地分散开来。疏水型REOLOSIL不仅是锌粉漆中几乎必不可少的组分，在含有碱土、金属铬酸盐、磷酸、硅酸铅和碱金属硼酸盐的防锈漆中应用也很成功。另外在含有铜、镍、银或铁粉的电力用导电漆中也有应用。要选择具有最好防沉降效果的疏水型REOLOSIL型号，通常要考虑的因素有：基料体系、浓度水平、金属粉的特定种类以及其它的添加剂等。如果导电性是由层状金属粒子引起的，就应该考虑使用REOLOSILHM-20L，这一产品具有良好的防沉降效果，也支持金属粒子需要的层状定向。疏水型REOLOSIL可以用于通用色浆中颜料的防沉降，比有机膨润土具有更好的机械加工性能和好的防沉降效果，例如：REOLOSIL防沉降白色浆膨润土防沉降白色浆羟基丙烯酸酸树脂（60%）2020二甲苯1110.9PMA10.510分散剂（BYK）3.13.1DM-10（REOLOSIL）0.4---SD-2（膨润土）---1钛白粉（杜邦R706/美联595）6565在40℃-研磨30分钟后，过滤研磨介质进行测试。细度15微米15微米粘度3300mpa.s/25℃3400mpa.s/25℃防沉降正常正常在60℃-研磨40分钟后，过滤研磨介质进行测试。细度15微米28微米粘度3500mpa.s/25℃3800mpa.s/25℃防沉降正常正常配方成本24元/KG23.96元/KG分析：REOLOSIL防沉降白色浆在不同研磨条件下都表现出了良好的机械加工性能及防沉降效果；而膨润土防沉降白色浆在40℃研磨下是正常的，而在温度过高或过度研磨时，由于有机膨润土的结构被破坏而出现反粗，常常表现出色浆的细度越研磨越粗、或生产初始的细度合格，但过几个小时使用时就返粗了，这种温度过高或过度研磨的情况在实际生产时是经常会出现的，而使用REOLOSIL防沉降色浆良好的稳定性能，且成本基本是相同的。即使涂料已经用在底材上，疏水型REOLOSIL仍然能够作为悬浮剂使用，因此改善了许多重要的性能。4、气相二氧化硅的其他作用A.气相二氧化硅的包附作用优点：防止锌粉漆在储存过程中“放气”如果不添加任何其它添加剂，将锌粉和0.5%的REOLOSILDM-10在搅拌机中混合，疏水型二氧化硅会全部包附在锌粉粒上。在调好的锌粉漆中，也有相似的包附情况发生。这种包附作用是为了防止锌粉漆在储存而产生的。当锌粉与湿气发生化学反应时有氢气产生，于是就会产生“气”现象。REOLOSIL包围着锌粉而形成的包附作用，可能是由于电子相互作用而产生的。在这种条件下，合成二氧化硅带负电，而金属带正电。包附作用绝不会降低锌粉赋予的防电流腐蚀能力。B.气相二氧化硅作为分散助剂优点：提高颜料分散能力加入少量的疏水型REOLOSIL，颜料分散能力可以得到明显的提高。C.气相二氧化硅改善粘附性能优点：大幅度提高机械性能加入REOLOSIL可以改善机械性能，在不同的清漆中有选择地加入不同型号的REOLOSIL后，其粘接强度平均提高13%。这可能是由于加入REOLOSIL后，改善了分散性能造成的，另外，REOLOSIL对高聚物的玻璃化转变温度的影响也是一个因素。D.气相二氧化硅改善防锈性能优点：在含防锈颜料的配方中提高防锈性能加入疏水型REOLOSIL可以改善锌粉漆的防锈性能，在不含防锈颜料配方中，如在一种高固含的聚酯/氨基树脂工业用清漆中加入REOLOSIL后，表现出了比不加REOLOSIL好的多的防锈性能。E.气相二氧化硅改善粉末涂料流动性优点：改善粉末涂料的流动性，帮助提高粉末的正电荷带电量合成二氧化硅，尤其是REOLOSIL，已经被使用在许多工业领域来改善粉末涂料流动性，疏水型REOLOSIL尤其有效，疏水型REOLOSIL对改善粉末涂料的工艺应用性很有利，而不管是带正电还是带负电。只是需要进入很少量的疏水型REOLOSIL，尤其是疏水型REOLOSILDM-10，就可以获得理想的改善效果。这么少的用量对于粉末涂料在成膜和交联中的流动性几乎没有不利的影响。REOLOSIL可以在粉末涂料的研磨过程中加入，也可以在研磨之后加入。这有助于改善粉末涂料的性能，帮助提高粉末的正电荷带电量。