干貨 | 一文了解氣相二氧化硅在涂料中的應(yīng)用特性！

氣相二氧化硅又稱為氣相白炭黑，是將鹵代硅烷在高溫火焰中水解而生成的非晶質(zhì)二氧化硅及其表面改性產(chǎn)品，是一種白色蓬松狀的高純納米無機非金屬氧化物，廣泛應(yīng)用于有機硅彈性體、涂料、膠粘劑、油墨、造紙、食品、化妝品、化學機械拋光等領(lǐng)域。

氣相二氧化硅 涂料

　　在涂料領(lǐng)域，氣相二氧化硅具有增稠、觸變、抗沉淀、消光等作用，并能改善涂料在生產(chǎn)、儲存、應(yīng)用以及漆膜固化以后的工藝應(yīng)用性，是重要的功能性填料。

1、用作流變助劑

　　氣相二氧化硅表面帶有大量的羥基，這些羥基會在其聚集體之間形成氫鍵，當充分分散于涂料中時，便形成二氧化硅的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

　　一方面，在施工過程中，由于涂層邊緣的溶劑揮發(fā)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(wǎng)絡(luò)能夠有效地阻止涂料的移動而形成邊，同時還可防止涂料在固化過程中的流掛現(xiàn)象，使涂層均勻。

　　另一方面，氣相二氧化硅由于能形成氫鍵使得體系的中低剪切粘度提高，起到增稠作用，并產(chǎn)生觸變現(xiàn)象。正因此，氣相二氧化硅在油性體系中的應(yīng)用非常廣泛。

　　此外，氣相二氧化硅比表面積大，表面能高，非常容易團聚，在應(yīng)用過程中必須適當分散，才能取得最好的效果。假若分散不足，三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)便不能充分形成，但過度分散又會造成二氧化硅粒子之間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)遭到徹底破壞，即使長時間停止施加剪切力，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也很難恢復(fù)。

　　在涂料生產(chǎn)過程中，氣相二氧化硅的表面處理、添加方式、分散設(shè)備的選擇等，都會影響氣相二氧化硅在涂料中的分散狀態(tài)。一般情況下，最好先將氣相二氧化硅分散成預(yù)漿，然后再投入粉料分散完全。

2、用作防沉劑

　　氣相二氧化硅粒度小，比表面積大，表面上帶有硅烷醇基團。這些硅烷醇基可與鄰近的氣相二氧化硅顆粒間相互作用而形成氫鍵。

　　氫鍵作用使其形成觸變形結(jié)構(gòu)。氣相二氧化硅的懸浮作用正是由于它分散于溶液中時會形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的。這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使體系中的顆粒不易聚結(jié)和發(fā)生相的分離。同時體系的黏度提高也有利于阻止體系中各組分的運動。

　　作為一種理想的防沉劑，一方面，氣相二氧化硅對于防止涂料體系中顏料的沉淀非常有效。特別是對于色漿體系，適當?shù)奶砑恿繉⒋蟠筇岣呱珴{的穩(wěn)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。氫鍵作用使其形成觸變形結(jié)構(gòu)。

　　另一方面，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(nèi)，但特殊情況下，比如富鋅漆，需增加到2%。

3、用作助分散劑

　　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，可吸附在涂料粉體的表面，并在粉體表面形成一個表層，提高涂料的分散性及噴涂性能，故可作為助分散劑使用。

　　值得注意的是要控制氣相二氧化硅的添加量，一般不宜超過1%。因為添加量過多會造成體系觸變性能太強，導致分散時邊緣剪切力不夠，而呈凍狀，影響分散效率。

　　而要提高助分散劑在粉體顆粒的粘結(jié)附著力，最好采用疏水型白炭黑，因為在小微米尺寸范圍內(nèi)，它們可以使粉體顆粒吸附力最大化。同時由于是疏水型產(chǎn)品，覆蓋在粉體顆粒時可減少水分的吸附，這樣可以防止涂料結(jié)塊。

4、用作消光劑

　　氣相二氧化硅由于微小的粒徑和形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其具有明顯的光散射能力。其折射指數(shù)與涂料工業(yè)中使用的大部分樹脂的折射指數(shù)相近，為1.46，因此，氣相二氧化硅用于清漆中具有良好的光學性能，成為高檔涂料消光劑的首選。

　　影響氣相二氧化硅消光劑的主要特征參數(shù)有孔體積（孔隙度）、平均粒徑和粒徑分布、表面處理等。對于給定的氣相二氧化硅消光劑來說，其消光效率隨著孔體積的增大而提高。氣相二氧化硅的平均粒徑及其粒徑分布對于涂料光澤度的降低起重要作用。對于給定涂料和涂膜厚度，在消光劑粒徑與涂料干膜厚度相對應(yīng)時，消光效果最好。粒徑分布的頻帶越窄其消光效率越高。

5、其他應(yīng)用特性

　?。?）氣相二氧化硅采用甲基丙烯硅烷進行表面處理后，添加到聚氨酯涂料中，可以起到耐摩擦的作用。加入5%～15%的氣相二氧化硅，一方面堅固地嵌在涂膜中，聚集體的顆粒部分暴露于成膜后的涂料表面上，形成微觀粗糙度，這種微觀結(jié)構(gòu)使涂膜表面不滑和不粘連，磨擦系數(shù)大大提高，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。

　?。?）氣相二氧化硅還可以提高涂料的耐候性、抗劃傷性，提高涂層與基材之間的結(jié)合強度。

　?。?）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。

　　不管是現(xiàn)在還是未來的制造都朝著功能化、綠色化方向發(fā)展，環(huán)保型涂料、功能型涂料也應(yīng)運而生。氣相二氧化硅的制造也必須朝著功能化、個性化方向發(fā)展，為發(fā)揮氣相二氧化硅良好性能，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)與涂料用戶密切溝通，要充分考慮其在涂料中的分散、穩(wěn)定等關(guān)鍵因素，同時在配方設(shè)計過程中要注意涂料體系對其的影響。

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