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UV 塑料涂料作為一種高效、環(huán)保的涂料體系,在塑料制品表面防護(hù)與裝飾領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。氣相二氧化硅作為一種重要的添加劑,憑借其獨(dú)特的納米級(jí)結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能,能夠顯著改善 UV 塑料涂料的多項(xiàng)性能,尤其是在粘度觸變性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。本文將詳細(xì)探討親水型氣相二氧化硅HL-200與競(jìng)品A,疏水型氣相二氧化硅HB-151與競(jìng)品B對(duì) UV 塑料涂料粘度觸變性的影響。
氣相二氧化硅是通過(guò)揮發(fā)性氯硅烷在氫氧焰中水解制得的無(wú)定形二氧化硅,具有納米級(jí)的原生顆粒,粒徑通常在 7-40nm。其聚集體和附聚體結(jié)構(gòu)形成了高度發(fā)達(dá)的比表面積,范圍在50-450 m2/g。這種獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)賦予氣相二氧化硅一系列特殊性能,如高純度、高比表面積、高活性、良好的分散性以及對(duì)體系流變性能的顯著影響能力。
其中,親水型氣相二氧化硅粒子表面保留有大量羥基,因而具有親水性,可用水潤(rùn)濕并在水中分散。在 UV 塑料涂料體系中,親水型氣相二氧化硅表面的硅羥基通過(guò)氫鍵等相互作用,形成物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),從而對(duì)涂料的粘度和觸變性產(chǎn)生影響。
疏水型氣相二氧化硅則是通過(guò)對(duì)親水型氣相二氧化硅進(jìn)行表面改性制得,常用改性劑如六甲基二硅氮烷(HMDS)、二甲基二氯硅烷(DDS)等。改性后,二氧化硅表面羥基被反應(yīng)或屏蔽,呈現(xiàn)疏水性。在 UV 塑料涂料中,疏水型氣相二氧化硅除了表面硅羥基的氫鍵作用,還能通過(guò)處理劑分子纏繞影響涂料的流變性能。
那么親水型氣相二氧化硅對(duì) UV 塑料涂料粘度和觸變性會(huì)產(chǎn)生什么樣的作用呢?
在UV塑料涂料中添加親水型氣相二氧化硅,能有效提高涂料的粘度。其表面羥基間形成氫鍵,構(gòu)建起三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),阻礙了涂料中分子的自由流動(dòng),宏觀上表現(xiàn)為粘度增加。當(dāng)受到外力作用(如涂刷、噴涂時(shí)的剪切力)時(shí),這種氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)部分被破壞,粘度降低,涂料能夠順利施工;外力消失后,氫鍵網(wǎng)絡(luò)又會(huì)逐漸恢復(fù),粘度回升,起到良好的觸變效果,有效防止涂料在施工過(guò)程中的流掛現(xiàn)象, 提高涂料的貯存穩(wěn)定性,使顏料等固體顆粒不易沉降。
以匯富納米的親水型氣相二氧化硅HL-200為例,在UV 塑料涂料應(yīng)用案例中,當(dāng)添加量在0.5%時(shí),UV塑料涂料粘度和觸變值變化不大,但隨著添加量從0.5%增加到2%,在低剪切速率下,粘度可從400Pa·s提高到3100Pa·s,整整提升675%,而在高剪切速率下,粘度也從420Pa·s提高到1100Pa·s,增加161%,分別滿(mǎn)足了UV塑料涂料在不同施工條件下的流動(dòng)性要求。觸變值則從0.9增加到2.8,也保持210%左右增長(zhǎng)。同時(shí),競(jìng)品A與HL-200在增稠觸變性上表現(xiàn)基本
一致,在1.5%添加量時(shí)可達(dá)到最佳收益效果。
以匯富納米的疏水型氣相二氧化硅HB-151為例,當(dāng)添加量在0.5%時(shí),UV塑料涂料粘度和觸變值變化不大,但隨著添加量從0.5%增加到2%,在低剪切速率下,粘度可從400Pa·s提高到2800Pa·s,整整提升600%,而在高剪切速率下,粘度也從420Pa·s提高到1050Pa·s,增加150%。觸變值則從0.9增加到2.8,同樣保持210%左右增長(zhǎng)。同時(shí),競(jìng)品B與HB-151在增稠觸變性上表現(xiàn)基本一致,在1.5%添加量時(shí)可達(dá)到最佳收益效果。
疏水型氣相二氧化硅在 UV 塑料涂料中主要通過(guò)表面硅羥基的氫鍵作用,以及處理劑分子纏繞影響涂料的流變性能。由于其疏水性,在涂料體系中更容易與非極性的有機(jī)分子相互作用,形成松散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與親水型相比,疏水型氣相二氧化硅對(duì)涂料粘度的提升效果較親水型稍弱。
而對(duì)耐水性要求較高的 UV 塑料涂料配方中,匯富納米HIFULL ?疏水型氣相二氧化硅,不僅能賦予涂料良好的觸變性,有效防止流掛,還能顯著提升涂料成膜后的耐水性能,減少了水分子的吸附和滲透。
親水型氣相二氧化硅和疏水型氣相二氧化硅在 UV 塑料涂料中均能通過(guò)獨(dú)特的作用機(jī)制對(duì)粘度觸變性產(chǎn)生重要影響,為涂料提供良好的施工性能和貯存穩(wěn)定性。親水型主要依靠表面羥基的氫鍵作用,疏水型則通過(guò)表面硅羥基的氫鍵作用,以及處理劑分子纏繞。在實(shí)際應(yīng)用中,應(yīng)根據(jù) UV 塑料涂料的具體性能需求,合理選擇氣相二氧化硅的類(lèi)型和添加量,以?xún)?yōu)化涂料性能,滿(mǎn)足不同塑料制品的涂裝要求,推動(dòng) UV 塑料涂料行業(yè)的發(fā)展。
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