塗料やコーティングにシリコン添加剤を使用する理由は何ですか？

数十年にわたる発展を経て、科学技術の継続的な進歩と革新により、塗料の性能向上のために多様な機能性添加剤が広く使用されています。塗料に使用される添加剤の多くは界面活性剤であり、気液、液固、または気固界面の表面張力を低減することで、平滑性、消泡性、分散性、密着性向上の効果を達成します。では、なぜ塗料・コーティングにシリコーン添加剤を使用するのでしょうか？

シリコーン分子中のシリコーン含有量や相対分子量の変化により、添加剤と塗料バインダーシステムとの適合範囲が変わり、添加剤のシステム内での分散状態に影響を与えます。.

シリコーン化合物は非常に低い表面張力と高い表面活性を有しており、塗料の生産性向上、表面改質、塗膜欠陥の防止に利用できます。シリコーン塗料添加剤は、多様な利点を持つ塗料助剤の重要な品種であり、塗料システムにおいて広範な用途があります。.

塗料システムに対応する平滑性、触感、再塗装性、湿潤性、耐湿性などの性能要求の違いに応じて、シリコーン塗料添加剤は、シリコーン湿潤剤、平滑剤、消泡剤、密着向上剤、耐摩耗性助剤などに分類され、塗料、コーティング、印刷インキ、プライマー、粉末塗料、オーバープリントバーニッシュなどの製造に広く使用されています。.

ここで’詳しい情報をご紹介します：

シリコーン添加剤の種類は何ですか？
塗料用平滑剤としてのシリコーン添加剤
塗料用消泡剤としてのシリコーン添加剤
基材湿潤剤としてのシリコーン添加剤
耐摩耗性添加剤としてのシリコーン添加剤
塗料用樹脂改質剤としてのシリコーン添加剤
シリコーン添加剤としての密着促進剤
シリコン塗料添加剤の製造方法

1. シリコーン添加剤の種類は何ですか？

塗料システム向けシリコーン添加剤は、化学組成に基づきシランとシリコンオイルに分類されます。シランは主に一部の低分子化合物であり、塗料において密着促進剤、架橋剤、分散剤などとして主に使用されます。シリコンオイル添加剤は主に改質シリコンオイルで構成され、添加剤の相対分子量、改質基Rの種類と含有量、末端基の官能基の種類を調整することで、様々な異なる特性を持つ添加剤を得ることができます。.

2. 塗料用平滑剤としてのシリコーン添加剤

（1）シリコン塗料平滑剤とは何ですか？

塗料用平滑剤の構造は一般的に、システムと相溶性のある鎖セグメントと、システムと相溶性がなく低表面張力を有する鎖セグメントの2つの部分で構成されています。塗膜形成過程において、低表面張力を持つ非相溶性鎖セグメントの分離と移動により、シリコン塗料添加剤は自発的に塗料システムの表面に移動し、単分子膜を形成します。これにより、システムに均一な表面張力を提供し、表面張力勾配によって引き起こされるさまざまな塗膜欠陥を排除します。時として、表面組織の顕著な変形が発生することがあります。塗料は最適ではない流動性を示し、–しばしば「オレンジピール」として表現されます。.

シリコン平滑剤は塗料平滑剤の重要なクラスであり、一般的に相対分子量が低い（<5,000）ポリジメチルシロキサンは平滑剤として使用できます。現在、塗料で広く使用されているシリコン平滑剤は様々な改質シリコンオイルであり、改質の種類によって主にポリエーテル変性シリコンオイル、ポリエステル変性シリコンオイル、フェニル変性シリコンオイル、アルキル変性シリコンオイル、フェニルアルキル共変性シリコンオイル、アルキルポリエーテル共変性シリコンオイルなどがあります。ポリエーテル変性シリコンオイルはその構造により広範囲に調整可能で、その性能は多くの異なる要件をカバーできます。これが現在のシリコン平滑剤の主要な品種です。.

XJY-701 ポリメチルヒドロシロキサン は、一般的な化学構造を持つ高分子量有機合成材料の一種であり、塗料平滑剤として使用できます。.

（2）シリコン平滑剤の選定方法

平滑剤を高温システム（例えば焼付け塗料）で使用する必要がある場合、ポリエーテルの分解温度が低いため、使用過程で容易に分解します。これにより塗膜の表面欠陥（再塗装性の不良、収縮など）が生じる可能性があります。そのような場合は、耐高温基（アルキル変性シリコン、フェニル変性シリコン、ポリエステル変性シリコンなど）を含む改質シリコンオイルを選択する必要があります。比較すると、アルキル変性シリコンオイルは平滑効果に加えて優れた消泡効果も持ちますが、その相溶性は良くなく、通常ワニスには適していません。フェニルシリコン流体とポリエステル変性シリコン流体はより相溶性が高く、優れた相溶性と熱安定性を提供しながら、高温ワニスシステムでの使用に適しています。技術の発展に伴い、最近ではシリコンとアクリレートを組み合わせた平滑剤も登場しており、この種の平滑剤は両方の利点を併せ持ち、優れた初期平滑効果と後期平滑効果の両方を発揮します。化学構造の違いに基づき、アクリレート変性シリコン平滑剤（シリコンが主鎖、アクリレートが側鎖）とシリコン変性アクリレートの2種類に分類できます。シリコン変性アクリレート平滑剤は平滑効果を提供するだけでなく、耐汚染効果も同時に付与できます。.

3. 塗料用消泡剤としてのシリコーン添加剤

塗料の消泡剤としては、通常、適用システムよりも非常に低い表面張力を持つことが必要であり、同時に適用システムと非相溶性であることが求められます。シリコーンは、その低極性構造とほとんどの塗料樹脂システムとの非相溶性のため、塗料消泡剤の原材料として広く使用されています。.

通常、ポリジメチルシロキサンの相対分子量（10000〜100000）は塗料用消泡剤として使用できます。現在、この種の消泡剤は重防食などのシステムで広く使用されています。消泡効率を向上させるために、シリカなどの相乗成分を添加することもできます。さらに、シリコーンは高い消泡効率を持つため、非常に少量のシリコン塗料添加剤でも良好な結果が得られます。添加を容易にするため、シリコン消泡剤は通常、実際の生産ニーズに適応するよう濃度を下げた溶液として製造されます。.

XJY-702 メチルハイドロシロキサン/ジメチルシロキサン共重合体 は、触媒の作用下で二重結合、水酸基などの基と反応することができ、平滑剤、消泡剤、水溶性シリコンオイルなどの製品の基本原料です。ジメチコン（Dimethicone）の特性に加え、本品は活性水素の存在により付加反応および架橋反応を起こすことができます。.

XJY-8205シリーズシリコンメチルMQ樹脂 は、優れた消泡・防泡性能を持つ固体粉末樹脂であり、溶剤に添加して消泡剤とすることができます。.

水系塗料システムでは、水系樹脂の極性が高いため、従来のポリジメチルシロキサンはシステムとの相溶性が限られており、直接消泡剤として使用するのは困難です。特に高光沢システムの用途では、通常、ポリエーテルでポリジメチルシロキサンを変性する必要があります。一般に、ポリエーテル変性度が高いほど相溶性は良くなりますが、消泡効果は低下します。通常、システムの消泡しやすさに基づき、適切な変性比率を選択する必要があります。消泡能力の条件を満たすためには、シリコン含有量が低いほど良いとされています。.

4. 基材湿潤剤としてのシリコーン添加剤

水系システムでは、水の表面張力が大きすぎるため、基材（特に低表面張力基材）の迅速な濡れがより困難になります。したがって、水系塗料システムでは基材湿潤剤の使用が特に重要です。シリコン基材湿潤剤はその幅広い適用性により、水系塗料システムで広く使用されています。.

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.

追加の研究により、基材湿潤剤としてポリエーテル変性シリコーンオイルが水系で使用されていることが判明しました。その特殊な構造により、シリコン鎖は完全に伸長し、多数の-CH3を外部に伸ばすことができるため、システムの表面張力を大幅に低減します。通常、高分子量のポリエーテル変性シリコーンオイルは水系において表面張力を25〜26N/mまでしか低下させられませんが、基材湿潤剤の小分子は通常、表面張力を22N/m以下、最低で20〜21N/mまで低下させることができます。このような低い表面張力により、基材湿潤剤を添加した水性塗料は、低表面張力のほとんどの基材に濡れることができ、PTFE基材さえも濡らすことができます。同時に、基材湿潤剤は水系の表面張力を非常に低く抑えることができるため、システムに優れたクレーター防止性能と噴霧時の微霧化効果をもたらすことができます。.

基材湿潤剤は相対分子量が小さいため、そのシリコン鎖セグメントは非常に短く、塗膜表面に滑らかさを与えることはできません（通常、滑らかさは長いシリコン鎖セグメントによるものです）。塗膜の滑り性が要求される場合、通常、基材湿潤剤は高分子量シリコーン平滑剤と併用されます。これも、基材湿潤剤と一般的なシリコーン平滑剤との違いです。.

5. 耐摩耗性添加剤としてのシリコーン添加剤

耐摩耗性が求められるシステムでは、樹脂の観点から架橋密度を向上させることに加え、添加剤の追加も一般的な方法です。一般的には、超高分子量シリコーンマイクロスフェア、超高分子量シリコンエマルジョン、およびシリコンナノ改質剤があります。.

超高分子量耐摩耗性シリコーンマイクロスフェアは、高分子量ポリシロキサンの分散液内でわずかに架橋された構造を持ち、微視的には微小球状を呈しています。システムに添加されると、最終的に塗膜表面に配向してポリシロキサン膜を形成し、システムに優れた滑り性と表面耐摩耗性を付与します。水性塗料システムでは、シリコーンマイクロスフェアに加え、超高分子量シリコンエマルジョンも一般的に使用される耐摩耗性添加剤の一種であり、通常はシリコンエマルジョンの重合により得られ、内部相の粘度が極めて高く、相対分子量は数百万に達します。システムに添加されると、塗膜形成後に塗膜表面に超高分子量のシリコン層を形成することで、塗膜の耐摩耗効果を向上させます。.

XJY-801 ポリメチルシルセスキオキサン (PMSQ) 耐摩耗性改質材料として使用でき、潤滑性、耐引掻き性、分散性、および疎水性を向上させることができます。ポリメチルシロキサンパウダーは、高耐熱性および耐溶剤性を備えた塗料およびインクに適しており、優れた靭性と耐引掻き性を有します。分散が容易で、沈殿しにくく、塗料との組み合わせでより優れた密着性を発揮します。特に繊細な肌触りを持ち、より高品質の表面塗装を形成することができます。.

6. 塗料用樹脂改質剤としてのシリコーン添加剤

シリコン材料は通常、表面平滑性、耐摩耗性、耐候性、低温屈曲性などの特殊な特性を備えています。反応性官能基を有する一部のシリコンエラストマー材料を改質添加剤として添加すると、樹脂システムにシリコン鎖セグメントを導入し、シリコン材料の優れた性能を塗料システムに取り込むことができます。.

樹脂改質用シリコン材料は様々な官能基を持ち、通常は両端に反応性基を持つシリコンポリマーです。炭素水酸基を持つシリコン材料は通常、ポリウレタン材料との反応性が高く、ポリエステルまたはポリウレタン樹脂の改質に使用できます。エポキシ基を持つシリコン材料はエポキシ樹脂の改質に使用できます。両端にアクリレート二重結合を持つシリコン材料は架橋ゴムの改質に使用できます。アクリレート二重結合を持つシリコン材料はシリコン変性エマルジョンの合成に使用できます。アミノ基を持つシリコン材料は、一部の高付加価値用途向けにシリコン変性ポリイミド樹脂合成に使用できます。カルボキシル基を持つシリコン材料は、粉体塗料樹脂の改質に使用し、反応に参加させることができます。.

7. 密着向上剤としてのシリコーン添加剤

シラン密着促進剤は、ガラス、セラミックス、亜鉛金属、鉄金属、架橋ゴム、および一部のプラスチックシステムを基材とする溶剤系塗料システムで広く使用されています。.

シラン中のアルコキシ基は、システム中の少量の水と反応してシリル水酸基を生成し、基材表面の水酸基と反応して強力な吸着層を形成します。シランに含まれるR基には反応性基（アミノ、エポキシ、メタクリロイルなど、異なる樹脂システム向け）が含まれており、架橋時に樹脂システムと化学結合することができ、樹脂と基材の間に強力な架橋効果をもたらし、密着性を大幅に向上させます。溶剤系塗料システムと同様に、シランは水性塗料システムにおいて、ガラス、セラミックス、および一部の金属やプラスチック基材に適用する場合でも密着促進剤として依然として使用できます。.

しかし、溶剤系システムとは異なり、水性システムは水を分散媒体とするため、通常溶剤系システムに適用されるシラン密着促進剤は加水分解が速すぎて不活性化するため、現場での添加に限定されます。水性塗料システムに適したシランは、水性塗料システムの特性に基づいて開発されました。シラン構造中のR基のサイズを調整することにより、シランの加水分解速度はR基の立体障害効果の影響を受け、シランの加水分解サイクルが水性塗料の使用サイクルと同期されるようにし、水性塗料の貯蔵安定性を向上させます。.

8. シリコーン塗料添加剤の製造方法

シリコン塗料添加剤は、現在、塗料業界で広く使用されている化学添加剤の一種です。その独特な特性と汎用性により、塗料の性能と品質を著しく向上させ、さまざまな環境要因から塗装表面を保護することができます。では、どのようにシリコン添加剤を選択すれば、お客様の製品は市場でより競争力を持つことができるでしょうか？

XJYシリコーンをリードしている。シリコーンMQ樹脂そして VMQシリコーンシリコン業界において30年以上の研究開発および製造経験を有し、関連特許および技術サポートを15件以上保有する中国のメーカーです。当社はシリコーン原料製品様々な用途のニーズを満たすことができます塗料用添加剤そして、多様なカスタマイズ・ソリューションの提供をサポートする。.