Pourquoi utiliser des additifs au silicone pour les peintures et revêtements ?

Après des décennies de développement, avec l'évolution et l'innovation continues de la science et de la technologie, afin d'améliorer les performances des revêtements, de nombreux additifs fonctionnels ont été largement utilisés. La plupart des additifs employés dans les revêtements sont des agents de surface, qui réduisent la tension superficielle des interfaces gaz-liquide, liquide-solide ou gaz-solide pour obtenir des effets de nivellement, d'antimousse, de dispersion et d'amélioration de l'adhérence. Alors pourquoi utiliser des additifs en silicone pour les peintures et revêtements ?

Les variations de la teneur en silicone et de la masse moléculaire relative de la molécule de silicone peuvent modifier la gamme de compatibilité de l'additif avec les systèmes liants du revêtement, affectant ainsi l'état de dispersion de l'additif dans le système.

Les composés de silicone ont une très faible tension superficielle et une grande activité de surface, ce qui permet d'améliorer la productivité des revêtements, de réaliser des modifications de surface et de prévenir divers défauts du film de peinture. Les additifs en silicone pour peinture sont des variétés importantes d'auxiliaires de revêtement, offrant de multiples avantages et une large gamme d'applications dans les systèmes de revêtement.

Selon les différents systèmes de revêtement correspondant aux exigences de performance telles que le nivellement, la sensation, la recouverture, le mouillage, la résistance à l'humidité, etc., les additifs en silicone pour peinture peuvent être divisés en agents de mouillage en silicone, agents de nivellement, antimousses, promoteurs d'adhérence, auxiliaires résistants à l'usure, et ainsi de suite, utilisés largement dans la production de peintures, revêtements, encres d'impression, apprêts, poudres, vernis de surimpression, etc.

Here’Plus d'informations à ce sujet :

• Quels sont les types d'additifs en silicone ?
• Les additifs en silicone comme agents de nivellement pour revêtements
• Les additifs en silicone comme antimousses pour revêtements
• Les additifs en silicone comme agents de mouillage des substrats
• Les additifs en silicone comme additifs résistants à l'usure
• Les additifs en silicone comme modification des résines de revêtement
• Les additifs en silicone comme promoteurs d'adhérence
• Comment fabriquer des additifs de revêtement en silicone ?

1. Quels sont les types d'additifs en silicone ?

Les additifs à base de silicone pour les systèmes de revêtement sont classés selon leur composition chimique, comprenant le silane et l'huile de silicone. Le silane comprend principalement certains composés de faible masse moléculaire, utilisés dans les revêtements comme promoteurs d'adhésion, agents de réticulation et dispersants, etc. Les additifs à base d'huile de silicone sont principalement constitués d'huile de silicone modifiée. En ajustant la masse moléculaire relative des additifs, le type et la teneur du groupe modifié R ainsi que le type de groupe fonctionnel en bout de chaîne, on peut obtenir diverses additifs aux propriétés différentes.

2. Les additifs en silicone comme agents de nivellement pour revêtements

(1) Que sont les agents de nivellement au silicone pour revêtements ?

La structure d'un agent de nivellement pour revêtements se compose généralement de deux parties : des segments de chaîne compatibles avec le système et des segments de chaîne incompatibles avec celui-ci et présentant une faible tension superficielle. Pendant le processus de formation du film de peinture, en raison de la séparation et de la migration des segments incompatibles à faible tension superficielle, les additifs au silicone migrent spontanément vers la surface du système de revêtement pour former un film monomoléculaire, fournissant ainsi une tension superficielle uniforme au système et éliminant les divers défauts de surface causés par un gradient de tension superficielle. Une déformation assez marquée de la texture de surface peut parfois se produire. L'écoulement du revêtement n'est pas optimal,–souvent décrit comme une peau d'orange.

L'agent de nivellement au silicone est une classe importante d'agents de nivellement pour revêtements. En général, le polydiméthylsiloxane de faible masse moléculaire relative (<5 000) peut être utilisé comme agent de nivellement. Actuellement, l'agent de nivellement au silicone largement utilisé dans les revêtements est une variété d'huiles de silicone modifiées. Selon les différents types de modifications, on trouve principalement l'huile de silicone modifiée au polyéther, l'huile de silicone modifiée au polyester, l'huile de silicone modifiée au phényle, l'huile de silicone modifiée à l'alkyle, l'huile de silicone co-modifiée phényle-alkyle, et l'huile de silicone co-modifiée alkyle-polyéther, etc. L'huile de silicone modifiée au polyéther, en raison de sa structure, peut être ajustée sur une large plage, ses performances pouvant répondre à de nombreuses exigences différentes, ce qui en fait la principale variété d'agent de nivellement au silicone actuellement.

XJY-701 Polyméthylhydrosiloxane est une sorte de matière synthétique organique de haute masse moléculaire avec une structure chimique générale, qui peut être utilisée comme agent de nivellement pour revêtements.

(2) Comment choisir un agent de nivellement au silicone ?

Lorsque l'agent de nivellement doit être utilisé dans un système à haute température (comme les peintures de cuisson), en raison de la faible température de décomposition du polyéther, celui-ci se décompose facilement pendant le processus d'utilisation, ce qui peut provoquer certains défauts de surface du film de peinture, comme une mauvaise aptitude au recouvrement, des rétractions, etc. Il est alors nécessaire de choisir des huiles de silicone modifiées contenant des groupes résistants à la haute température (tels que l'huile de silicone modifiée à l'alkyle, au phényle ou au polyester, etc.). En comparaison, l'huile de silicone modifiée à l'alkyle, en plus de l'effet de nivellement, offre également un bon effet anti-moussant, mais sa compatibilité n'est pas bonne, généralement inadaptée aux vernis. Les huiles de silicone phénylées et les huiles de silicone modifiées au polyester sont plus compatibles et conviennent à une utilisation dans les systèmes de vernis à haute température, tout en offrant une excellente compatibilité et stabilité thermique. Avec le développement technologique, sont récemment apparus des agents de nivellement combinant du silicone et de l'acrylate. Ce type d'agent de nivellement combine les avantages des deux, offrant à la fois d'excellents effets de nivellement précoce et tardif. Selon les différentes structures chimiques, on peut les diviser en deux types : les agents de nivellement au silicone modifiés à l'acrylate (où le silicone est la chaîne principale, l'acrylate la chaîne latérale) et les agents de nivellement à base d'acrylate modifié au silicone. Ces derniers peuvent non seulement procurer un effet de nivellement mais aussi, incidemment, un effet anti-salissures.

3. Les additifs en silicone comme antimousses pour revêtements

En tant qu'agent anti-mousse pour revêtements, il est généralement nécessaire d'avoir une tension superficielle beaucoup plus faible que le système d'application, tout en étant incompatible avec celui-ci. Les silicones sont largement utilisées comme matières premières pour les agents anti-mousse en raison de leur structure peu polaire et de leur incompatibilité avec la plupart des systèmes de résines pour revêtements.

Généralement, le polydiméthylsiloxane de masse moléculaire relative (10 000 à 100 000) peut être utilisé comme agent anti-mousse pour revêtements. Actuellement, ce type d'agent anti-mousse est largement utilisé dans les systèmes de corrosion sévère, entre autres. Pour améliorer l'efficacité anti-mousse, on peut également ajouter de la silice comme composant synergique. De plus, en raison de la haute efficacité anti-mousse du silicone, il donne de bons résultats à des taux d'incorporation très faibles. Pour faciliter l'addition, l'agent anti-mousse au silicone est généralement formulé sous forme de solution à plus faible concentration pour s'adapter aux besoins de la production réelle.

XJY-702 Copolymère méthylhydrosiloxane/diméthylsiloxane peut réagir avec une double liaison, un groupe hydroxyle et d'autres groupes sous l'action d'un catalyseur, ce qui en fait la matière première de base pour les agents de nivellement, anti-mousses, huiles de silicone hydrosolubles et autres produits. Outre les caractéristiques du diméthicone, ce produit peut subir des réactions d'addition et de réticulation en raison de la présence d'hydrogène actif.

La série de résine silicone méthyl MQ XJY-8205 est une résine en poudre solide ayant de bonnes performances anti-mousse et peut être ajoutée dans un solvant pour servir d'agent anti-mousse.

Dans les systèmes de revêtements aqueux, en raison de la forte polarité des résines aqueuses, le polydiméthylsiloxane conventionnel a une compatibilité limitée avec le système et est difficile à utiliser directement comme agent anti-mousse. Il est généralement nécessaire de modifier le polydiméthylsiloxane avec du polyéther, en particulier dans les applications pour systèmes haute brillance. Généralement, plus le degré de modification au polyéther est élevé, meilleure est la compatibilité, mais l'effet anti-mousse diminue également. Il faut généralement, en fonction de la facilité à désaérer le système, choisir le taux de modification approprié afin de répondre aux conditions de capacité anti-mousse ; plus la teneur en silicium est basse, mieux c'est.

4. Les additifs en silicone comme agents de mouillage des substrats

Dans un système aqueux, parce que la tension superficielle de l'eau est trop élevée, le mouillage rapide du substrat (en particulier un substrat à faible tension superficielle) est plus difficile. Ainsi, dans les systèmes de revêtements aqueux, l'utilisation d'agents de mouillage des substrats est particulièrement importante. Les agents de mouillage des substrats à base de silicone sont largement utilisés dans les systèmes de revêtements aqueux en raison de leur large applicabilité.

Substrate wetting agent is actually a special class of Polyether-modified silicone oils, whose relative molecular mass is usually very small. Since the rapid wetting of the substrate is a dynamic process, and in accordance with the principles of physical chemistry, the wetting agent’s principle of action is to reduce the surface tension of the system by rapidly migrating to the surface of the system, so as to achieve the effect of substrate wetting. According to the viewpoint of molecular kinematics, the migration speed of molecules depends on the relative molecular mass to a large extent, and the smaller the relative molecular mass is, the faster the migration speed is. Therefore, the relative molecular mass of the smaller Polyether-modified silicone oil is often used as substrate wetting agent for aqueous systems.

Des recherches complémentaires ont révélé que l'huile de silicone modifiée au polyéther est utilisée comme agent de mouillage des substrats dans les systèmes aqueux. En raison de sa structure spéciale, la chaîne de silicone peut être pleinement étendue, présentant un grand nombre de groupes -CH3 vers l'extérieur, réduisant ainsi considérablement la tension superficielle du système. Généralement, une huile de silicone modifiée au polyéther de masse moléculaire élevée dans un système aqueux ne peut réduire la tension superficielle qu'à 25~26 N/m, tandis qu'un agent de mouillage des substrats à petites molécules peut généralement réduire la tension superficielle à 22 N/m ou moins, le minimum pouvant atteindre 20~21 N/m. Une tension superficielle aussi basse permet aux revêtements aqueux contenant l'agent de mouillage des substrats de mouiller la plupart des substrats à faible tension superficielle, voire des substrats en PTFE. Parallèlement, parce que l'agent de mouillage des substrats peut réduire la tension superficielle du système aqueux à un niveau très bas, il peut conférer au système une bonne résistance aux cratères et un effet de pulvérisation optimal lors de l'application.

En raison de la faible masse moléculaire relative de l'agent de mouillage des substrats, son segment de chaîne silicone est très court, il ne peut donc pas conférer de douceur (glissance) à la surface du film de peinture (celle-ci provenant généralement d'un long segment de chaîne silicone). Lorsqu'une certaine douceur du film de peinture est requise, l'agent de mouillage des substrats est généralement utilisé en combinaison avec un agent de nivellement au silicone de masse moléculaire élevée, ce qui constitue également la différence entre un agent de mouillage des substrats et un agent de nivellement au silicone classique.

5. Les additifs en silicone comme additifs résistants à l'usure

Pour les systèmes nécessitant une résistance à l'usure, en plus d'augmenter la densité de réticulation du point de vue de la résine, l'ajout d'additifs est également une méthode courante. On trouve couramment des microsphères de silicone à masse moléculaire relative ultra-élevée, des émulsions de silicone à masse moléculaire relative ultra-élevée et des modificateurs nanométriques à base de silicone.

Les microsphères de silicone anti-usure à masse moléculaire relative ultra-élevée ont une structure légèrement réticulée à l'intérieur de la dispersion de polysiloxane à haute masse moléculaire relative, de forme microscopique sphérique. Après incorporation au système, elles finiront par s'orienter et s'arranger à la surface du film de peinture, formant une couche de film de polysiloxane, conférant ainsi au système un excellent glissement et un effet résistant à l'abrasion de surface. Dans les systèmes de revêtement à base d'eau, outre les microsphères de silicone, l'émulsion de silicone à masse moléculaire relative ultra-élevée est aussi une classe d'additifs anti-usure couramment utilisée, généralement obtenue par polymérisation d'émulsions de silicone. La viscosité de la phase interne est extrêmement élevée, la masse moléculaire relative peut atteindre des millions. Ajoutée au système, après formation du film, elle peut former à la surface une couche de silicone à masse moléculaire ultra-élevée, améliorant ainsi l'effet anti-usure du film de peinture.

XJY-801 Polyméthylsilsesquioxane (PMSQ) peut être utilisé comme matériau de modification anti-usure pour améliorer la lubrification, la résistance aux rayures, la dispersion et l'hydrophobicité ; la poudre de polyméthylsiloxane convient aux revêtements et encres nécessitant une haute résistance thermique et aux solvants, avec une bonne ténacité et résistance aux rayures. Elle se disperse plus facilement, a moins tendance à sédimenter et présente une meilleure adhérence lorsqu'elle est combinée aux revêtements. Elle offre une sensation tactile particulièrement délicate et peut former un revêtement de surface de grade supérieur.

6. Les additifs en silicone comme modification des résines de revêtement

Les matériaux en silicone possèdent généralement des propriétés spéciales, telles que la douceur de surface, la résistance à l'usure, la résistance aux intempéries, la flexibilité à basse température et d'autres propriétés. Lorsqu'on ajoute comme additifs modificateurs certains matériaux d'élastomère de silicone avec des groupes fonctionnels réactifs, ceux-ci peuvent introduire des segments de chaîne de silicone dans le système de résine, permettant ainsi d'intégrer les excellentes performances des matériaux en silicone dans le système de revêtement.

Les matériaux en silicone pour la modification des résines possèdent divers groupes fonctionnels et sont généralement des polymères de silicone avec des groupes réactifs aux deux extrémités. Les matériaux en silicone avec des groupes carbonyle hydroxylés ont généralement une meilleure réactivité avec les matériaux polyuréthanes, et peuvent être utilisés pour la modification des résines polyester ou polyuréthane ; les matériaux en silicone avec des groupes époxy peuvent être utilisés pour la modification des résines époxy ; les matériaux en silicone avec des doubles liaisons acrylates aux deux extrémités peuvent être utilisés pour la modification du caoutchouc vulcanisé ; les matériaux en silicone avec des doubles liaisons acrylates peuvent être utilisés pour la synthèse d'émulsions modifiées au silicone ; les matériaux en silicone avec des groupes amino peuvent être utilisés pour la synthèse de résines polyimide modifiées au silicone pour certaines applications haut de gamme ; les matériaux en silicone avec des groupes carboxyle peuvent être utilisés pour la modification des résines en poudre pour revêtements et participer à la réaction.

7. Les additifs en silicone comme promoteurs d'adhérence

Les promoteurs d'adhésion au silane sont largement utilisés dans les systèmes de revêtements en phase solvant sur des substrats tels que le verre, la céramique, les métaux de zinc, les métaux ferreux, le caoutchouc vulcanisé et certains systèmes plastiques.

Le groupe alcoxy du silane réagit avec une petite quantité d'eau dans le système pour générer un groupe silanol, qui réagit avec le groupe hydroxyle à la surface du substrat pour former une couche d'adsorption puissante. Le groupe R contenu dans le silane inclut des groupes réactifs (amino, époxy, méthacryloyle, etc., adaptés à différents systèmes de résines) qui peuvent former des liaisons chimiques avec le système de résine lors de la réticulation, créant ainsi un fort effet de pontage entre la résine et le substrat, améliorant ainsi considérablement l'adhésion. Comme pour les systèmes en phase solvant, le silane peut toujours être utilisé comme promoteur d'adhésion dans les systèmes de revêtement en phase aqueuse, appliqués sur le verre, la céramique ainsi que certains substrats métalliques et plastiques.

Cependant, contrairement au système en phase solvant, puisque le système en phase aqueuse utilise l'eau comme milieu de dispersion, le promoteur d'adhésion au silane habituellement applicable aux systèmes en phase solvant s'hydrolyserait trop rapidement et deviendrait inefficace s'il était ajouté au système en phase aqueuse. Il ne peut donc être ajouté que sur le chantier. Des silanes adaptés aux systèmes de revêtement en phase aqueuse ont été développés en fonction des caractéristiques de ces systèmes. En ajustant la taille du groupe R dans la structure du silane, la vitesse d'hydrolyse du silane est influencée par l'effet d'encombrement stérique du groupe R, permettant ainsi de synchroniser le cycle d'hydrolyse du silane avec le cycle d'utilisation des revêtements en phase aqueuse et d'améliorer la stabilité au stockage des ces revêtements.

8. Comment fabriquer des additifs en silicone pour revêtements ?

Les additifs de revêtement en silicone sont actuellement un type d'additif chimique largement utilisé dans l'industrie des revêtements. Ils possèdent des propriétés uniques et une polyvalence qui peuvent significativement améliorer les performances et la qualité des revêtements, tout en protégeant la surface du revêtement contre divers facteurs environnementaux. Alors, comment choisir les additifs en silicone pour rendre vos produits plus compétitifs sur le marché ?

Silicones XJY est l'un des principaux résine silicone MQ et Silicone VMQ en Chine, avec plus de 30 ans d'expérience en matière de R&D et de fabrication dans l'industrie du silicone, ainsi que plus de 15 brevets et supports techniques connexes. Nos produits à base de matières premières de silicone peut répondre aux besoins de diverses applications additifs pour revêtements et soutenir la fourniture de solutions personnalisées et diversifiées.

• XJY-701 Polyméthylhydrosiloxane comme agents de nivellement pour les revêtements en résine de silicone;
• XJY-801 Polyméthylhydrosiloxane (poudre de résine de silicone sphérique) comme agents de résistance à l'usure et à la corrosion;
• XJY-8205 MQ Resin Powder/Silicone Methyl MQ Resin can be used as a defoamer agent.