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技術分享 | 與水性涂料百搭的HDK®氣相二氧化硅如何提高抗流掛性能

   日期:2021-09-03     來源:瓦克 Wacker    作者:戴寶杰    瀏覽:1440    
  來源:瓦克有機硅功能化學部門的技術工程師 戴寶杰

  涂料用HDK® 的優勢

  HDK®氣相二氧化硅是通過氯硅烷在氫氧焰中水解而制得的。通過該工藝生產的HDK®是高度支化的聚集體。這些聚集體是瓦克氣相二氧化硅的基本結構單元,一經冷卻,便形成松散的附聚體。

  HDK®的比表面積較大,并且可通過該工藝進行特別調整。HDK®氣相二氧化硅由于表面帶有大量硅醇基團,因此具有親水性。通過使硅醇基團發生化學反應等后續處理工藝,也可制造出憎水性二氧化硅。

  涂料用HDK®的優勢:

  僅需極少的用量(通常低于2 wt%),就能實現很高的功效:

  l  高效的抗沉淀劑和抗結劑

  l  在整個儲存過程中粘度保持不變

  l  加入疏水型HDK®可增強防腐性能

  l  控制流掛性能和流平性能

  l  提高特效顏料的校準效果

  l  控制粉末涂料的流動性能和流態化性能


  良好的流變性能控制

  由于靜電相互作用,HDK®在涂料配方中分散后,可形成三維網狀結構。這種網狀結構首先會根據添加量提高涂料的粘度,直到達到期望的稠度,這樣能夠防止涂料在儲存期間發生沉淀。

  在剪切力作用下,這種支化網狀結構會被破壞,導致粘度降低(剪切變稀)。涂覆完成后,HDK® 重新形成網狀結構,涂料粘度又再度變高(觸變性),從而確保流平,同時無流掛,并且確保在固化階段,涂料在靜止狀態下能夠保持穩定。

圖1 影響體系流變性能的主要因素

  1. 氣硅和體系的極性差異 (如圖2所示)

  一般隨著涂料體系的極性增強,需要選擇疏水化程度更高的HDK®以實現較好的流變效果。

  1)在非極性的PVC和UPR體系,選擇親水的HDK®N20 CN就能實現良好的增稠觸變性能,如果對透明性有較高要求,則可選擇高比表面積的HDK®T30 CN和HDK®T40 CN。

  2)在中低極性的醇酸樹脂和丙烯酸樹脂體系,添加親水的HDK®N20 CN或者低疏水化程度的HDK®H13L、HDK®H15和HDK®H20都可實現良好的流變效果,但添加疏水氣硅能使體系具有更好的抗沉降性能和儲存穩定性能。

  3)在強極性的環氧樹脂和聚氨酯體系,添加高疏水化程度的H16、H17以及H18能實現更好的增稠觸變效果和儲存穩定性能。

圖2 HDK® 產品推薦體系的極性差異

  2. 氣硅的比表面積

  同等體系以及添加量的情況下,高比表面積的HDK®具有更好的流變效果。

  3. 氣硅的分散情況

  要發揮HDK®的優異性能,用于分散的混合或研磨設備至關重要。只有當HDK®充分分散于涂料體系時,方可實現其最佳的流變性能。

  此外,涂膜的光學性質( 如光澤度、渾濁度)可隨HDK® 的分散程度而改善。良好的分散效果取決于所施加的剪切力強度(分散器的設計、尺寸、速度和功率)和分散時間。然而,分散過程中所施加的剪切力必須滿足獲得良好分散效果的最低要求(HDK® 的分散要點如圖3所示)

  較長的分散時間可改善分散效果,但如果剪切力不足,即使延長分散時間,也無法取得最佳的分散效果。

圖3 HDK®的分散要點


  HDK® 在不同應用體系中的產品推薦

  ▍來源:瓦克有機硅功能化學部門的技術工程師 戴寶杰

 
 
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