技术分享 | 与水性涂料百搭的HDK®气相二氧化硅如何提高抗流挂性能

　　涂料用HDK^® 的优势

　　HDK^®气相二氧化硅是通过氯硅烷在氢氧焰中水解而制得的。通过该工艺生产的HDK^®是高度支化的聚集体。这些聚集体是瓦克气相二氧化硅的基本结构单元，一经冷却，便形成松散的附聚体。

　　HDK^®的比表面积较大，并且可通过该工艺进行特别调整。HDK^®气相二氧化硅由于表面带有大量硅醇基团，因此具有亲水性。通过使硅醇基团发生化学反应等后续处理工艺，也可制造出憎水性二氧化硅。

　　涂料用HDK^®的优势：

　　仅需极少的用量（通常低于2 wt%），就能实现很高的功效：

　　l  高效的抗沉淀剂和抗结剂

　　l  在整个储存过程中粘度保持不变

　　l  加入疏水型HDK^®可增强防腐性能

　　l  控制流挂性能和流平性能

　　l  提高特效颜料的校准效果

　　l  控制粉末涂料的流动性能和流态化性能

　　良好的流变性能控制

　　由于静电相互作用，HDK^®在涂料配方中分散后，可形成三维网状结构。这种网状结构首先会根据添加量提高涂料的粘度，直到达到期望的稠度，这样能够防止涂料在储存期间发生沉淀。

　　在剪切力作用下，这种支化网状结构会被破坏，导致粘度降低（剪切变稀）。涂覆完成后，HDK^® 重新形成网状结构，涂料粘度又再度变高（触变性），从而确保流平，同时无流挂，并且确保在固化阶段，涂料在静止状态下能够保持稳定。

图1　影响体系流变性能的主要因素

　　1. 气硅和体系的极性差异 (如图2所示)

　　一般随着涂料体系的极性增强，需要选择疏水化程度更高的HDK^®以实现较好的流变效果。

　　1）在非极性的PVC和UPR体系，选择亲水的HDK^®N20 CN就能实现良好的增稠触变性能，如果对透明性有较高要求，则可选择高比表面积的HDK^®T30 CN和HDK^®T40 CN。

　　2）在中低极性的醇酸树脂和丙烯酸树脂体系，添加亲水的HDK^®N20 CN或者低疏水化程度的HDK^®H13L、HDK^®H15和HDK^®H20都可实现良好的流变效果，但添加疏水气硅能使体系具有更好的抗沉降性能和储存稳定性能。

　　3）在强极性的环氧树脂和聚氨酯体系，添加高疏水化程度的H16、H17以及H18能实现更好的增稠触变效果和储存稳定性能。

图2　HDK^® 产品推荐体系的极性差异

　　2. 气硅的比表面积

　　同等体系以及添加量的情况下，高比表面积的HDK^®具有更好的流变效果。

　　3. 气硅的分散情况

　　要发挥HDK^®的优异性能，用于分散的混合或研磨设备至关重要。只有当HDK^®充分分散于涂料体系时，方可实现其最佳的流变性能。

　　此外，涂膜的光学性质（ 如光泽度、浑浊度）可随HDK^® 的分散程度而改善。良好的分散效果取决于所施加的剪切力强度（分散器的设计、尺寸、速度和功率）和分散时间。然而，分散过程中所施加的剪切力必须满足获得良好分散效果的最低要求（HDK^® 的分散要点如图3所示）

　　较长的分散时间可改善分散效果，但如果剪切力不足，即使延长分散时间，也无法取得最佳的分散效果。

图3　HDK^®的分散要点

　　HDK^® 在不同应用体系中的产品推荐

　　▍来源：瓦克有机硅功能化学部门的技术工程师 戴宝杰