硅微粉在涂料中的神奇作用

世界油漆與涂料工業(yè)協(xié)會（WPCIA）預計，2014年至2018 年，世界涂料產(chǎn)值年復合增長率約將保持在5%以上。隨著全球制造業(yè)向亞太地區(qū)的轉(zhuǎn)移，亞太地區(qū)的涂料產(chǎn)量逐年增長，已成為全球最大的涂料生產(chǎn)地區(qū)，而中國是全球最大的涂料生產(chǎn)國。

圖1：2006年-2016年我國涂料產(chǎn)量情況

（來源：公開資料整理）

涂料性能的改善離不開無機填料，其中硅微粉作為一種重要的填料可以顯著提高涂料的許多性能，而且硅微粉是一種無味、無毒、無污染的非金屬材料，具有硬度大、導熱系數(shù)低、耐高溫、絕緣和化學性能穩(wěn)定等優(yōu)點。市場上大多數(shù)硅微粉是經(jīng)過成本較低的物理法得到，其市場前景相當廣闊。

圖2：硅微粉

硅微粉可以提高涂料的硬度、耐沖擊力等機械性能

在粉末涂料中鈦白粉是主要的白色填料，但是其制備工藝復雜，對環(huán)境污染較大，價格昂貴。硅微粉與鈦白粉結(jié)構(gòu)相似，所以嘗試用硅微粉代替鈦白粉。

涂料的硬度與主要成膜物質(zhì)、顏料和填料有關(guān)，主要成膜物質(zhì)一定時填料對于涂膜硬度起主導影響。由表2可以看出，隨著硅微粉含量的增加涂膜硬度增加，從而可以大大提高涂膜的耐磨性。

硅微粉有較大的表面活性，在界面上與環(huán)氧集團形成遠大于范德華力的作用力，有利于硅微粉與環(huán)氧樹脂之間的應力傳遞，提高了承擔載荷的能力。這是最初隨著硅微粉的增加，涂料耐沖擊力增大的原因。當硅微粉的量超過50%時，復合材料的強度下降，耐沖擊力隨之下降，所以硅微粉不能完全代替鈦白粉，但是可以協(xié)同作用，一定范圍內(nèi)提高耐沖擊力。

硅微粉可以改善涂料的吸水率、電氣強度和體積電阻率等

不飽和聚酯絕緣漆由二元醇、飽和二元酸及不飽和二元酸先聚合，然后再加入苯乙烯、鄰苯二甲酸二烯丙酯或丙烯酸酯稀釋而成。電性能、力學性能好，適合于各類電機、變壓器的浸漬處理，可提高電器的絕緣性能、力學性能和導熱性能。

圖3：1為普通硅微粉填充的絕緣漆；2為活性硅微粉填充的絕緣漆；3為韓國DPI公司推出的硅微粉填充不飽和聚酯絕緣漆DVB2152

上圖能明顯看出通過偶聯(lián)劑處理形成的活性硅微粉可以使絕緣漆吸水率大大降低，這是因為普通硅微粉極性強，具有親水性，所以其吸水率較大。活性硅微粉表面因與硅烷偶聯(lián)劑的水解基團通過水解、縮合作用，形成共價鍵，在表面形成一層硅烷偶聯(lián)劑膜，這樣表面就從極性變成非極性，從而具有憎水性、親油性，因此降低了不飽和聚酯絕緣漆的吸水率。

表4硅微粉種類對絕緣漆電性能的影響

從上表可以看出添加了活性硅微粉后，絕緣漆的電氣強度和體積電阻率明顯提高，這是因為硅微粉經(jīng)偶聯(lián)劑處理后，硅微粉與樹脂結(jié)合更加緊密，提高了絕緣漆的電性能。

不過硅微粉的添加會導致涂膜的光澤度和白度下降，如果對光澤度和白度要求不高的話那硅微粉是鈦白粉很好的替代品。

參考文獻

●杜中燕.硅微粉在粉末涂料中的應用研究

●劉宗旺.硅微粉填充不飽和聚酯絕緣漆的制備與性能研究

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