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气相二氧化硅在水基涂料中的应用
龚圣峰,施风华
(上海市机械制造工艺研究所有限公司,上海200072)
摘要:介绍了不同比表面积气相二氧化硅在水溶液中的触变性能,探究了气相二氧化硅作为流
变助剂在水基涂料中的应用。试验表明,将气相二氧化硅作用于水基涂料后,能有效提高涂料
的悬浮稳定性和流平性
关键词:气相二氧化硅;水基涂料;流平性
中图分类号:TG221文献标识码:A文章编号:1673-3320(2012)02-0013-02
Application of Fumed Silica to Water-based Coating
Gong Shengfeng, Shi Fenghua
Shanghai Machine Building Technology Institute Co, Lt, Shanghai 200072, China
Abstract: Thixotropic performance of fumed silica with different specific area in solution was
introduced. The application of fumed silica as the rheological additive to the water-based coating was
explored. The results show that the fumed silica can effectively improve the suspension stability and
leveling property of the water-based coatings
Key words: fumed silica; water-based coating; levelling property
气相二氧化硅是利用卤硅烷经氢氧焰高温水中分散后,可以通过其表面的硅羟基相互作用形
解制得的一种无定形纳米材料,并由于其表面的成氢键,从而形成一个二氧化硅网络,这种网络
硅羟基而具有表面活性。气相二氧化硅现已比较在剪切力的作用下可以被破坏,剪切力消除后网
成熟地应用于非极性介质体系(如硅酮体系),而络又可再次形成
在极性体系中由于受到富余极性基团的影响,稳
定性不能得到保证,难以很好地推广应用り。本2气相二氧化硅的触变性能
文介绍了气相二氧化硅的触变性能,探究了其作
试验的气相二氧化硅选用德固赛A150
为流变助剂在水基涂料中的应用。
A200、A300、A380,其技术指标见表1
表1气相法二氧化硅的技术指标
1气相二氧化硅的概述
型号比表面积平均粒径含水量灼烧减量
wsio)
气相二氧化硅通过卤硅烷在氢氧焰中高温水
/g
%
值
解(1200~1600℃)缩聚生成二氧化硅粒子,
A150150士1514≤0.51.03.7~4.799.8
A200200土2512<1.5<1.03.7~4.7>99.8
然后骤冷,颗粒经过骤聚、气固分离、脱酸等后
A300300土30
≤1.5≤2.03.7~4.799.8
处理工艺而获得产品。气相二氧化硅是由很多几
A380380土307く2.0く2.53.7~4.7>99.8
乎是球状的原生粒子形成的松散网状粒子,其粒
试验设备: Brookfield RVT型表盘式黏度
径平均范围在7~40nm之间。由于卤硅烷在水解计,电动搅拌机
之后的缩聚是不完全的,表面存在的硅氧基使得
试验方法:将试样配成质量分数5%的水溶
气相二氧化硅呈现较强的极性。二氧化硅在体系液,分别在电动搅摔机中以10rmin、100r/min的
收稿日期:2011-06-29
作者简介:龚圣峰(1983-),男,助理工程师,主要从事铸造材料的研究与应用
2012年第2期
13
铸造工程
Foundry Engineer ing
速度搅拌1min,立即在表盘式黏度讨上测定其即(预凝胶)3、错英粉100、水30、助剂1.3、粘结
时黏度。以10r/min时溶液黏度与100r/lmin时溶液剂4.2分别制成水基涂料。将两种涂料稀释后的悬
黏度的比值作为该试样的触变指数。各试样的黏浮性、流平时间等性能与原有水基涂料(使用P2作
度及触变指数如表2所示。
为悬浮剂)进行对比,测试结果如表4所示。
表2试样的触变指数
表4试验涂料性能比较
试样10rmin的黏度l1rmin的黏度触变指数
55BE
mras
mra"s
10/100
涂料24h悬浮性24b悬浮性流平时间込座四
A150
240
4.84
A200
220
4,78
PI-A380
97
饱满
A300
224
4.79
P2-A380
%98
S239
饱满
A380
66.0
5.76
P2
稀薄
表2反映出A380的触变指数明显高于其他三
从表4可以看出,A380复配P2的涂料在
个试样。气相二氧化硅的増稠需要极性基团作为70Be'和5SBe'时的悬浮性明显好于未加入A380
桥梁,但是由于在水介质环境中,分散在体系四的P2错英粉涂料:与P1复配后涂料的悬浮性比P2
周的大量极性基团对气相二氧化硅的硅羟基也有略高。不仅如此,复配后涂料的流平时间大为缩
亲和力,会削弱本身的二氧化硅网络体系,使得短,从9g缩短到3s。这是由于P2悬浮剂的黏度比
其稳定性降低。而流变体系的稳定性对涂料的性较高,稀释比较大,造成浸涂时涂料固含量低,
能至关重要。所以进一步监测了气相二氧化硅浴涂层较为稀薄,而经过复配的P1-A380涂料和P2
液触变指数随时阆的变化情况,结果见表3。
A380涂料,由于气相二氧化硅本身没有粘结性,
表3试样触变指数的变化
替代部分P1与P2的加入量,使涂料的黏度降低,
试样
即时
7d
14d
稀释比变小,浸涂时涂料组分的固含量较大,同
A150
5.31
5.28
时纳米材料的粒度细,使得涂层显得较为细腻。
A200
5.61
A300
5.34
但是气相二氧化硅的加入量应严格控制,过多则
A380
5.76
5.46
会影响涂料的透气性,并影响涂料的强度。P2
由表3可以看出,A380水溶液的触变指数值单独作为悬浮剂的涂料在低波美情况下其悬浮性
随时间的变化最小,也最稳定。这可能是由于其急剧恶化,稀释至50Be'的涂料24h悬浮性只有
粒径较细,表面活性硅羟基数量较多,通过产生58%,而添加了A380后同样波美度的涂料悬浮性
更多的氢键从而使得二氧化硅网络体系保持相对能保持在88%,与P1复配后则能达到96%,完全
稳定。所以选用A380配制水基涂料
能保证实际生产的要求
3气相二氧化硅在水基涂料中的应用4结论
国内较为普遍的是将钠基膨润土作为悬浮剂
1)气相二氧化硅在水溶液中具有触变性
用于水基涂料的生产。膨润土中的亲水性蒙脱石A380的触变性最大,而且随时间的变化