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石家庄涂料用硅溶胶使用说明
 
作者:admin  来源:本站  发表时间:2017-5-28 22:23:00  点击:708

本简介主要介绍了涂料专用硅溶胶的性质,硅溶胶在涂料中的应用,并分析这种硅溶胶-乳液复合涂料在制备储运中不稳定因素及解决方法。
一、基本性质
   涂料专用硅溶胶是以水为分散相的无机高分子胶体容易,无臭无毒,有相当大的比表面积,粒子本身无色透明,不影响被覆盖无的本色,硅溶胶的分子式可以表示为mSiO2.nH2O,粒子多以球状单个或多个聚结,胶体微粒均匀,直径一般在20-30nm,与一般乳液(粒径0.1-10um)相比,粒径小的多,渗透性好,水能渗透的地方它都能渗透,硅溶胶与其他物质混合时分散性和渗透性都非常好。硅溶胶分子附着在基材和填料颗粒的表面,随着水分的蒸发,SiO2.nH2O粒子间脱水,形成牢固的Si-O键交联的立体网络涂膜。Si-O键的刚性较强,无变形能力,涂料成膜脱水过程中容易出现裂缝、微孔等缺陷,因而引入有机高分子,使有机高分子随机均匀的分布在Si-O键涂膜间隙中,提高涂膜的韧性、抗冲击性和耐水性等。
二、硅溶胶在涂料中的应用
   涂料专用硅溶胶用于涂料工业,提高附着力,补强薄弱的基材,提高涂层硬度和抗污性、增加耐老化、耐碱性、耐洗刷等功能。
   硅溶胶颗粒细微,析胶时的氧化硅具有较高的活性,能与某些无机盐、金属氧化物生成新的硅酸盐无机高分子化合物,形成很硬的膜;粒子细小对基材的渗透力强,细小的颗粒能通过毛细管作用渗透到基材的内部,并能与基材中的碱性物质Ca(OH)2反映生产硅酸钙CaSiO3,使涂膜具有较强的附着力。附着力的增强是硅溶胶的渗透、硬化粘结的综合效果,是机械咬合与化学键合的综合效果,因而具有优于一般涂料的表面附着的粘结力。硅溶胶与有机高分子聚合物混溶,使有机高分子均匀的分布在硅-氧-硅无机涂层的间隙中,屏蔽无机涂层中残存的亲水基团,涂膜经受冷热胶体时使涂层的收缩得到缓冲,并使涂层具有一定的弹性,所形成的涂层兼具有无机-涂料和有机-涂料的特性,弥补两者不足。硅溶胶成膜后形成硅氧体形网状结构,不怕酸碱,提高涂膜性能。硅溶胶成膜过程如下:
 
三、硅溶胶在涂料工业具体应用体系
硅溶胶可以与水性高分子化合物拼混,如聚乙烯醇(PVA),与高分子乳液如醋酸乙烯、苯丙、硅丙等拼混,硅溶胶对乳液的改性视乳液品种不同最佳用量范围不一样。
   硅溶胶可以与多种有机高聚物混拼,因而可以在多种涂料体系中应用,根据性能需要进行调配,如封闭底漆、弹性涂料、防水涂料、低PVC涂料、普通内外墙涂料以及非高光水性木器漆等,可以改善涂料的性能。
1、  硅溶胶在封闭底漆、弹性乳胶涂料、防水涂料中应用
封闭底漆、弹性乳胶涂料、单组分防水涂料等要求涂料对基材有一定的渗透性,增强附着力。添加硅溶胶,制备有机-无机复合的涂料可以满足这两方面的需求。弹性涂料、单组分防水涂料乳液弹性好,乳胶粒子粒径大,涂料稠厚,超过130KU,这样的涂料缺乏渗透性,高有机组分的涂料与无机基材附着力差。涂层的附着力来自以下几个方面:分子间的力,包括氢键、静电引力、分子间相互渗透并形成化学结合或分子间的咬合、表面粗糙而形成的机械咬合,施工打磨基材表面便是为了增加机械咬合力,后两者力较强。弹性涂料和防水涂料的附着力差,添加一定比例的硅溶胶,和基材润湿剂,增加对基材润湿,促使渗透加快。在封闭底漆、弹性乳胶涂料、单组分防水涂料的有机-无机复合体系,纳米级硅溶胶离子渗透性好,渗透到基材表面的毛细孔中,堵塞毛细孔,降低开放孔数,增加封闭孔数,从而抑制、减少基材对涂料水分的吸收,使得这种吸收变得很均匀,干燥变得均匀,更重要的是能够增强基层和中涂层支架的结合,在界面形成一层更密实的黏结层,增强界面的结合力,硅溶胶渗透到基材内部,与基材中某些碱性物质反应,被基材吸收,即可补强薄弱的底材,还可以降低基材的碱性,防止盐析。封闭底漆的这种有机-无机复配,得到溶剂型封闭剂与乳液型封闭剂复配封闭效果,在具体的应用中,硅溶胶与有机乳液之间的不同配比,对涂膜干燥和附着力影响很大
2、硅溶胶在低PVC体系中应用
低PVC涂膜钢性不够、高温回粘易粘污、透气性差易起泡。在低PVC体系添加一定比例硅溶胶于乳胶漆中,可以改善漆膜许多性能,提高漆膜刚性,提高乳胶漆的高温回粘性能,增加漆膜的耐洗刷次数和抗碱性。但硅溶胶用量过大,降低涂料的疏水性,降低涂层的耐水性,从而降低涂层的冻融性,导致涂层起泡、影响附着力。硅溶胶的最佳添加量范围是调节漆膜的钢性-柔性、亲水-疏水、耐水-耐碱平衡,从而提高涂层的耐碱性和耐洗刷性、硬度与高温回粘性,同时注意不让涂膜亲水性增加过多,而导致其它负面影响的急增。
添加不同百分比的硅溶胶,涂料涂膜在高温回粘、耐水、耐碱等性能的变化。从表2可以明显看出硅溶胶与乳液的复合有最佳配比范围,不同牌号的乳液,性能不一样,复配的最佳比例范围不同。二者复配比例适当,涂层抗水、抗碱提高、耐洗刷、耐高低温冻融次数提高,具体添加比例根据实验确定。
四、硅溶胶在使用过程中存在的问题与问题解决
硅溶胶缩合成膜后为无机SiO2分子构成的立体网状涂膜。漆膜对基材的附着力,耐酸碱、耐侯性高,成本低,但这一体系存在一个储存不稳定的问题。这一不稳定来源于硅溶胶和乳液自身,二者混合物的稳定性视两者的用量、乳液种类、硅溶胶种类不同而有非常大的差异。要解决这些问题需要从两方面着手保护乳液、保护硅溶胶。
体系的不稳定问题表现在涂料的稳定性下降,黏度增长过快,严重者导致涂料在施工前胶化报废,这方面问题可以通过选用适宜的表面活性剂来解决。
添加少量5%-10%的澄清、透明度高的硅溶胶对体系稳定性影响较少,而用量加大到20%,则涂料稳定性急剧下降,甚至出现胶化。相反,粗粒径硅溶胶在大用量的范围内稳定性好,低用量的体系对涂料稳定性影响大。
乳液和硅溶胶之间的相容性与乳液自身、硅溶胶的性质有关,不稳定的因素来源乳液的不稳定表现在乳液保护不够,易破乳,乳液自身稳定性不够,添加硅溶胶后,乳液破乳的危险增加,在此方面添加306保护剂,增加对乳液的保护,可以改善稳定性。
硅溶胶的保护,我们设想在无机SiO2粒子表面吸附一层润湿分散剂,而这种润湿分散剂有其特殊的结构,是可以吸附在SiO2粒子表面的物质,增加对硅溶胶的保护,从而该善体系的稳定性。但两者作用机理不一样。
五、建议添加量
  内墙涂料建议添加乳液体积的5-10%,外墙涂料建议添加10-20%,具体添加量根据不同涂料体系确定,由试验数据确定。

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