Warum werden Silikonadditive zu wasserbasierten Farben hinzugefügt?

Waterborne paints are a new type of environmentally friendly coating using water as the main solvent, also known as water paint, used by spray gun, after the water evaporates can form coating,  which is widely used in construction, automotive, industrial coatings, and other fields. Compared with traditional solvent-based paint and first coat, water-based coatings can be directly coated and constructed on wet surfaces and in humid environments; water-based coatings are well adapted to the surface of the material and have strong coating adhesion and less volatile organic compounds, they also can reduce VOC emissions. So why apply silicone additives to waterborne paints?

Hydrophobes Polysiloxan-Polyether COpolymere zeichnen sich durch einen hohen Grad an Inkompatibilität mit dem Schaummedium (Wasser/Tensidlösung) aus. Gleichzeitig ist es kompatibel mit dem Beschichtungsmedium. Dies gewährleistet seine hocheffiziente Entschäumungsfähigkeit mit der Tendenz, keine Schrumpfung zu erzeugen. Viele Lackfilmbeschwerden wie Schrumpfung, schlechte Substratbenetzung und Orangenhaut werden durch Unterschiede in der Oberflächenspannung verursacht.

Silicone-Additive können die Oberflächenspannung von wasserbasierten Lacken reduzieren und sie konstant auf niedrigeren Niveaus halten, ohne Unterschiede in der Oberflächenspannung zu erzeugen. Dadurch werden viele der durch Oberflächenspannung verursachten Probleme gelöst. Zusätzlich zur Reduzierung der Oberflächenspannung können solche Additive auch die Oberflächenbenetzbarkeit von wasserbasierten Lacken erhöhen, wodurch die Kratzfestigkeit verbessert wird.

Here’Hier sind einige Informationen dazu:

• Wie werden Silikonadditive klassifiziert?
• Wie wirken Silikonadditive?
• Was sind die Vorteile von Silikonadditiven?
• Was sind die Vorsichtsmaßnahmen bei Silikonadditiven?
• Wie stellt man Silikonadditive her?

1. Wie werden Silikonadditive klassifiziert?

Im Vergleich zum ölbasierten System weisen wasserbasierte Farben aufgrund von Wasser als Dispergiermedium eine hohe Oberflächenspannung auf, was dazu führt, dass der Anstrich leicht schrumpft, das System zu Blasenbildung neigt, Pigmente schwer zu dispergieren sind und das Substrat schwer zu benetzen und zu haften ist, sowie weitere Nachteile. Daher werden verschiedene Additive im wasserbasierten System eingesetzt. Silikonadditive beruhen auf ihrer molekularen Struktur, die eine niedrige Oberflächenspannung und hohe Oberflächenaktivität aufweist, weshalb sie sowohl in wasserbasierten als auch lösungsmittelbasierten Farben weit verbreitet sind. Die chemische Struktur lässt sich hauptsächlich in zwei Kategorien unterteilen: Siloxane und Silikonöle, wie nachfolgend dargestellt.

(1) Siloxane sind in der Regel niedermolekulare Verbindungen und werden in wasserbasierten oder lösungsmittelbasierten Farben als Haftvermittler, Vernetzungsmittel, Dispergiermittel, Netzmittel usw. eingesetzt.

(2) Silicone oil by controlling the size of the molecular weight, for the control of the branched chain structure, the group can be synthesized with different properties of the additives to adapt to the needs of different systems, have good performance in waterborne paint or solvent-based paints.

2. Wie funktionieren Silikonadditive?

Die meisten in wasserbasierten Farbsystemen verwendeten Additive sind oberflächenaktive Substanzen (Tenside). Daher werden sie im Allgemeinen eingesetzt, um Probleme zwischen Anstrich, Beschichtung und Substrat zu lösen, indem sie die Oberflächenspannung (Grenzfläche Anstrich-Luft) und Grenzflächenspannung (Grenzfläche Pigment-Füllstoff-System, Anstrich-Substrat usw.) senken und dadurch die Leistungsfähigkeit der Beschichtung verbessern. Im Folgenden wird hauptsächlich das Wirkprinzip der verschiedenen Additivtypen erläutert.

2.1 Als Haftvermittler

Bei Substraten wie Keramik, Glas, Kunststoffen und Metallen kann die chemische Bindungsfunktion die Haftung zwischen Beschichtung und Substrat erheblich fördern. Organosilane bilden durch Hydrolyse Silanolgruppen, die über Hydroxylgruppen mit der Substratoberfläche reagieren können. Durch die Bindung kann eine feste Adsorptionsschicht gebildet werden, während die reaktiven Gruppen R im Molekül mit funktionellen Gruppen im Harz eine Vernetzungsreaktion eingehen können, wodurch eine Brückenfunktion zwischen Harz und Substrat entsteht.

2.2 Als Silikon-Substratbenetzungsmittel

Bei der Anwendung wasserbasierter Farben sind Metall-, Holz-, Kunststoffsubstrate und andere Oberflächen oft schwer zu benetzen, was zu Entnetzungsphänomenen führt. Silikonnetzmittel zeigen für solche Substrate eine gute Benetzungswirkung.

Die schnelle Benetzung des Substrats ist ein dynamischer Prozess, bei dem das Netzmittel durch schnelle Bewegung zur Systemoberfläche die Oberflächenspannung senkt und so die schnelle Benetzung erreicht.

Der Migrationsprozess von Tensiden kann durch die dynamische Oberflächenspannung charakterisiert werden. Je niedriger die dynamische Oberflächenspannung, desto schneller wandert das Tensid von Wasser zur Grenzfläche. Dieser Prozess wird hauptsächlich durch die Molekülkettenstruktur, Molekulargewicht, Systemviskosität und Ionenstärke beeinflusst.

Wässrige Systeme verwenden in der Regel häufig Silikonnetzmittel, PPolyether-modifizierte Silikonöle mit relativ geringem Molekulargewicht (n = 0–3, x = 1–10). Gleichzeitig reduziert die ausgedehnte CH3-Kette die Oberflächenspannung erheblich. Studien zeigen, dass die beste Wirkung erzielt wird, wenn die hydrophile Gruppe sich in der Mitte des Kettensegments befindet.

Aufgrund der besonderen Eigenschaften von Silizium bringt der Einsatz in wasserbasierten Beschichtungen viele Vorteile. Es kann die Oberflächenspannung des Farbfilms effektiv reduzieren und die Oberflächenglätte erhöhen. Darüber hinaus kann die hochstabile silikonhaltige Struktur die Wetterbeständigkeit des Farbfilms verbessern und die Vergilbungsneigung verringern.

3. Was sind die Vorteile von Silikonadditiven?

3.1 Witterungs- und Abriebbeständigkeit

Der Einsatz von Silikonadditiven in wasserbasierten Farben kann deren Wetterbeständigkeit erheblich verbessern. Dies bedeutet, dass die Farbe widerstandsfähiger gegenüber Oxidation, UV-Strahlen und Feuchtigkeit ist, was die Lebensdauer der Beschichtung verlängert. Darüber hinaus können Silikonadditive auch die Abriebfestigkeit der Beschichtung verbessern, sodass sie bei der Nutzung weniger anfällig für Verschleiß und Beschädigung ist.

3.2 Glanz und Transparenz 

Silikonadditive können den Glanz und die Transparenz wasserbasierter Farben erhöhen und ihnen ein ansprechenderes Aussehen verleihen. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen, die einen hochglänzenden oder transparenten Farbauftrag erfordern, wie z. B. im Druck- und Verpackungsbereich.

3.3 Reduzierung der Oberflächenspannung von Beschichtungen

Silikonadditive reduzieren die Oberflächenspannung wasserbasierter Beschichtungen, wodurch diese leichter fließen und sich besser nivellieren. Dies trägt zur Verbesserung der Oberflächenglätte der Beschichtung bei und verringert das Risiko von Luftblasen oder mangelnder Gleichmäßigkeit während des Auftrags.

3.4 Verbesserung der Haftung und Schmutzabweisung

Silikonadditive können die Antihafteigenschaften wasserbasierter Farben verbessern, wodurch Klebrigkeit reduziert wird und beschichtete Oberflächen leichter zu reinigen und zu pflegen sind. Zusätzlich können sie auch die Schmutzabweisung verstärken, sodass die Beschichtung weniger anfällig für die Anhaftung von Schmutz und Verunreinigungen ist.

XJY-8010/8250 Flockenförmiges Methylphenylsilikonharz/Flockenförmiges Silikonharzn are silicone resins with hydroxyl functional groups, which can be used in solvent-borne high-temperature coating additives and other solvent-based paints to enhance the waterborne paint’ resistance to high temperatures, weathering, waterproofing, and hardness, is also environmentally friendly paint.

XJY-83350 Polyester-modifiziertes flockiges Silikonharz ist ein polyestermodifiziertes Methylphenylsilikonharz-Intermediate, das in verschiedenen wasserbasierten Farben zur Leistungssteigerung eingesetzt werden kann.

4. Was sind die Vorsichtsmaßnahmen bei Silikonadditiven?

4.1 Kompatibilitätstest

Vor der Einführung von Silikonadditiven in die Formulierung wasserbasierter Farben ist es wichtig, einen Verträglichkeitstest durchzuführen. Verschiedene Arten von Silikonadditiven können mit anderen Beschichtungskomponenten inkompatibel sein, daher muss sichergestellt werden, dass sie mit den anderen Komponenten der Farbformulierung verträglich sind.

4.2 Nutzungskontrolle

Verwenden Sie unbedingt die korrekte Menge an Silikonadditiven. Übermäßige Mengen können zu ungleichmäßig glänzendem oder klebrigem Erscheinungsbild der wasserbasierten Farbe führen, während unzureichende Mengen die Vorteile nicht voll ausschöpfen.

4.4 Baubedingungen

Bedingungen wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck während des Auftragens von wasserbasierten Farben können die Leistung von Silikonadditiven beeinflussen. Stellen Sie stets sicher, dass die Applikationsbedingungen geeignet sind, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

4.5 Sicherheitsmaßnahmen

Beim Umgang mit Silikonadditiven müssen angemessene Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz des Anwenders getroffen werden, einschließlich des Tragens geeigneter persönlicher Schutzausrüstung, Sicherstellung guter Belüftung und Befolgung der Empfehlungen im Sicherheitsdatenblatt.

Für optimale Ergebnisse muss die Menge der verwendeten Silikonadditive angemessen kontrolliert werden, wobei auf Beschichtungskompatibilität, Applikationsbedingungen und Sicherheitsmaßnahmen zu achten ist. Durch fachgerechte Anwendung und sorgfältige Handhabung können Silikonadditive lösemittelbasierten Farben für verschiedene Anwendungen (wie wasserbasierte Autolacke) exzellente Leistung und Optik verleihen.

5. Wie stellt man Silikon-Additive her?

Jede Beschichtung, die Wasser als Lösungsmittel oder Dispersionsmedium nutzt, kann als Wasserbasisbeschichtung bezeichnet werden. Wasserbasierte Beschichtungen sind ein relativ neuer Beschichtungstyp im aktuellen Lackmarkt. Der Einsatz von Silikonadditiven in wasserbasierten Beschichtungen bietet verschiedene Vorteile, einschließlich verbesserter Wetterbeständigkeit, Glanz und Klarheit, reduzierter Oberflächenspannung sowie verstärkter Haftung und Verschmutzungsresistenz. Wie machen Sie Ihre Produkte wettbewerbsfähiger?

XJY Silikone ist einer der führenden Silikon MQ-Harz und VMQ-Silikon Hersteller in China, mit mehr als 30 Jahren Erfahrung in Forschung, Entwicklung und Herstellung in der Silikonindustrie sowie mehr als 15 Patenten und technischer Unterstützung. Unser Silikon-Rohstoffprodukte kann den Anforderungen gerecht werden Silikon-Wasserbasisfarben und unterstützen die Bereitstellung diversifizierter maßgeschneiderter Lösungen.