Por que utilizar aditivos de silicone em tintas e revestimentos?

Após décadas de desenvolvimento, com o contínuo desenvolvimento e inovação da ciência e tecnologia, para melhorar o desempenho dos revestimentos, uma variedade de aditivos funcionais tem sido amplamente utilizada. A maioria dos aditivos usados em revestimentos são surfactantes, que reduzem a tensão superficial das interfaces gás-líquido, líquido-sólido ou gás-sólido para alcançar o efeito de nivelamento, antiespumante, dispersão e melhoria da adesão. Então, por que usar aditivos de silicone para tintas e revestimentos?

Mudanças no teor de silicone e na massa molecular relativa da molécula de silicone podem alterar a faixa de compatibilidade do aditivo com os sistemas aglutinantes do revestimento, afetando assim o estado de dispersão do aditivo no sistema.

Os compostos de silicone têm tensão superficial muito baixa e alta atividade superficial, podendo ser usados para melhorar a produtividade dos revestimentos, além de modificação superficial e prevenção de várias falhas no filme de tinta. Os aditivos de silicone para tinta são variedades importantes de auxiliares de revestimento com múltiplos benefícios e uma ampla gama de aplicações no sistema de revestimento.

De acordo com os diferentes sistemas de revestimento correspondentes aos requisitos de desempenho de nivelamento, sensação ao toque, nova aplicação, umectação, resistência à umidade, entre outros, os aditivos de silicone para tinta podem ser divididos em agentes de umectação de silicone, agentes de nivelamento, antiespumantes, promotores de adesão, auxiliares resistentes ao desgaste, entre outros, que são amplamente utilizados na produção de tintas, revestimentos, tintas de impressão, primers, pós, vernizes de sobreimpressão, etc.

Here’Mais informações sobre isso:

• Quais são os tipos de aditivos de silicone?
• Aditivos de silicone como agentes de nivelamento de revestimento
• Aditivos de silicone como antiespumantes para revestimentos
• Aditivos de silicone como agentes de umectação de substrato
• Aditivos de silicone como aditivos resistentes ao desgaste
• Aditivos de silicone como modificação de resina de revestimento
• Aditivos de silicone como promotores de adesão
• Como fazer aditivos de revestimento de silicone?

1. Quais são os tipos de aditivos de silicone?

Os aditivos de silicone para sistemas de revestimento são divididos pela composição química, incluindo silano e óleo de silicone. O silano é principalmente alguns compostos de pequenas moléculas, usados principalmente em revestimentos como promotores de adesão, agentes de reticulação e dispersantes, etc.; Os aditivos de óleo de silicone são compostos principalmente por óleo de silicone modificado, ajustando a massa molecular relativa dos aditivos, o tipo e teor do grupo modificado R e o tipo de grupo funcional do grupo terminal, pode-se obter uma variedade de aditivos com propriedades diferentes.

2. Aditivos de silicone como agentes de nivelamento de revestimento

(1) O que são agentes de nivelamento de silicone para revestimentos?

A estrutura do agente de nivelamento para revestimentos geralmente consiste em duas partes: segmentos de cadeia compatíveis com o sistema e segmentos de cadeia incompatíveis com o sistema e com baixa tensão superficial. Durante o processo de formação do filme de tinta, devido à separação e migração dos segmentos de cadeias incompatíveis com baixa tensão superficial, os aditivos de silicone para tinta migrarão espontaneamente para a superfície do sistema de revestimento para formar um filme de monomolécula, fornecendo assim uma tensão superficial uniforme para o sistema e eliminando vários defeitos de superfície do filme de tinta causados pelo gradiente de tensão superficial. Às vezes, pode ocorrer uma deformação bastante pronunciada da textura da superfície. O revestimento mostra fluxo não ideal–geralmente descrito como casca de laranja.

O agente de nivelamento de silicone é uma classe importante de agentes de nivelamento de revestimentos, em geral, Polidimetilsiloxano de baixa massa molecular relativa (<5.000) pode ser usado como agente de nivelamento. Atualmente, o agente de nivelamento de silicone amplamente utilizado em revestimentos é uma variedade de óleos de silicone modificados, de acordo com os diferentes tipos de modificação, principalmente Óleo de silicone modificado com Poliéter, Óleo de silicone modificado com Poliéster, Óleo de silicone modificado com Fenil, Óleo de silicone modificado com Alquil, Óleo de silicone co-modificado Fenil-Alquil, Óleo de silicone co-modificado Alquil-Poliéter, etc. O óleo de silicone modificado com Poliéter pode ser ajustado em uma ampla variedade devido à sua estrutura, seu desempenho pode atender a muitas exigências diferentes, sendo a principal variedade de agente de nivelamento de silicone atualmente.

XJY-701 Polimetil-hidrossiloxano é um tipo de material de síntese orgânica de alto peso molecular com estrutura química geral, que pode ser usado como agente de nivelamento de revestimento.

(2) Como escolher um agente de nivelamento de silicone?

Quando o agente de nivelamento precisa ser usado em um sistema de alta temperatura (como tinta de cozimento), devido à baixa temperatura de decomposição do Poliéter, ele facilmente decompõe-se no processo de uso, o que causará alguns defeitos superficiais no filme de tinta, como má readesão, retração e assim por diante, então é necessário escolher o óleo de silicone modificado que contém grupos resistentes a alta temperatura (como silicone modificado com Alquil, silicone modificado com Fenil e silicone modificado com Poliéster, etc.), em comparação, o óleo de silicone modificado com Alquil, além do efeito de nivelamento, também possui um bom efeito anti-espuma, mas sua compatibilidade não é boa, geralmente não é adequado para verniz. Os fluidos de silicone Fenil e os fluidos de silicone modificados com Poliéster são mais compatíveis e são adequados para uso em sistemas de verniz de alta temperatura, ao mesmo tempo que oferecem excelente compatibilidade e estabilidade térmica. Com o desenvolvimento da tecnologia, recentemente surgiram alguns agentes de nivelamento que combinam silicone e acrilato, este tipo de agente de nivelamento combina as vantagens dos dois, oferecendo excelentes efeitos de pré-nivelamento e pós-nivelamento. De acordo com as diferentes estruturas químicas, pode ser dividido em agentes de nivelamento de silicone modificados com Acrilato (silicone é a cadeia principal, acrilato é a cadeia lateral) e acrilatos modificados com silicone, e os agentes de nivelamento de acrilato modificados com silicone não apenas podem fornecer o efeito de nivelamento, mas também podem fornecer incidentalmente o efeito de resistência a manchas.

3. Aditivos de silicone como antiespumantes para revestimentos

Como desespumante para revestimentos, geralmente é necessário ter uma tensão superficial muito mais baixa do que o sistema de aplicação e, ao mesmo tempo, ser incompatível com o sistema de aplicação. Os silicones são amplamente utilizados como matérias-primas para desespumantes de revestimentos devido à sua estrutura de baixa polaridade e incompatibilidade com a maioria dos sistemas de resina de revestimento.

Geralmente, a massa molecular relativa (10.000~100.000) do Polidimetilsiloxano pode ser usada como agente anti-espuma para revestimentos; atualmente, este tipo de agente anti-espuma é amplamente utilizado em sistemas como corrosão severa e outros. Para melhorar a eficiência de desespumação, também é possível adicionar um pouco de sílica como componente sinérgico. Além disso, devido à alta eficiência anti-espuma do silicone, apresenta bons resultados com uma quantidade muito baixa de aditivos de silicone para tinta; para facilitar a adição, o agente anti-espuma de silicone é normalmente feito em uma solução de menor concentração para se adaptar às necessidades da produção real.

Copolímero XJY-702 de Metilhidrossiloxano/Dimetilsiloxano pode reagir com ligações duplas, grupos hidroxila e outros grupos sob a ação de um catalisador, sendo a matéria-prima básica de agentes de nivelamento, desespumantes, óleo de silicone solúvel em água e outros produtos. Além das características do Dimeticone, este produto pode produzir reações de adição e reticulação devido à presença de hidrogênio ativo.

Resina de Silicone Metil MQ Série XJY-8205 é uma resina em pó sólida com bom desempenho de desespumação e anti-espuma, e pode ser adicionada em solvente para se tornar um agente desespumante.

Em sistemas de revestimento à base de água, devido à alta polaridade das resinas à base de água, o Polidimetilsiloxano convencional tem compatibilidade limitada com o sistema, sendo difícil de usar diretamente como agente desespumante. Geralmente, é necessário modificar o Polidimetilsiloxano com Poliéter, especialmente na aplicação de sistemas de alto brilho. Normalmente, quanto maior o grau de modificação com poliéter, melhor a compatibilidade, mas o efeito desespumante também diminuirá. Geralmente, é necessário com base na facilidade de desespumação do sistema, selecionar a proporção de modificação apropriada, a fim de atender às condições da capacidade desespumante; quanto menor o teor de silício, melhor.

4. Aditivos de silicone como agentes de umectação de substrato

Em um sistema à base de água, porque a tensão superficial da água é muito alta, a molhagem rápida do substrato (especialmente substrato de baixa tensão superficial) é mais difícil, portanto, no sistema de revestimento à base de água, o uso de agentes de molhagem de substrato é particularmente importante. Os agentes de molhagem de substrato à base de silicone são amplamente utilizados em sistemas de revestimento à base de água devido à sua ampla aplicabilidade.

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.

Pesquisas adicionais descobriram que, como um agente de molhagem de substrato, o óleo de silicone modificado com Poliéter é usado em sistemas aquosos. Devido à sua estrutura especial, a cadeia de silicone pode ser totalmente estendida, estendendo uma grande quantidade de -CH3 para o exterior, reduzindo assim bastante a tensão superficial do sistema. Normalmente, óleo de silicone modificado com Poliéter de alta massa molecular relativa em um sistema aquoso só pode reduzir a tensão superficial para 25~26N/m, e pequenas moléculas do agente de molhagem de substrato geralmente podem reduzir a tensão superficial para abaixo de 22N/m, o mais baixo pode ser 20~21N/m. Uma tensão superficial tão baixa faz com que aditivos de molhagem de substrato em tintas aquosas possam molhar a maioria dos substratos com baixa tensão superficial, e até molhar substratos de PTFE. Ao mesmo tempo, porque o agente de molhagem de substrato pode reduzir a tensão superficial do sistema aquoso a um nível muito baixo, o agente de molhagem de substrato pode dar ao sistema bom desempenho anti-cratera e efeito de atomização durante a pulverização.

Devido à pequena massa molecular relativa do agente de molhagem de substrato, seu segmento de cadeia de silicone é muito curto, por isso não pode dar suavidade à superfície do filme de tinta (geralmente proveniente do segmento de cadeia de silicone longo). Quando se requer deslizamento do filme de tinta, o agente de molhagem de substrato é normalmente usado com um agente de nivelamento de silicone de alta massa molecular relativa, e esta também é a diferença entre o agente de molhagem de substrato e o agente de nivelamento de silicone comum.

5. Aditivos de silicone como aditivos resistentes ao desgaste

Para sistemas que exigem resistência ao desgaste, além de melhorar a densidade de reticulação da perspectiva da resina, a adição de aditivos também é um método comum. Frequentemente, existem microesferas de silicone de massa molecular relativa ultra-alta, emulsões de silicone de massa molecular relativa ultra-alta e modificadores nano de silicone.

As microesferas de silicone resistentes ao desgaste de massa molecular relativa ultra-alta possuem internamente, na dispersão de polissiloxano de alta massa molecular relativa, uma estrutura ligeiramente reticulada, sendo microscopicamente microesféricas. Após incorporadas ao sistema, acabarão por se orientar na superfície do filme de tinta, dispondo-se em camada e formando uma película de polissiloxano, conferindo assim ao sistema excelente escorregadia e efeito de resistência à abrasão superficial. No sistema de revestimento à base de água, além das microesferas de silicone, a emulsão de silicone de massa molecular relativa ultra-alta também é uma classe comumente utilizada de aditivos resistentes ao desgaste, normalmente obtidos pela polimerização de emulsões de silicone, onde a viscosidade da fase interna é extremamente alta, a massa molecular relativa pode atingir milhões e, quando adicionados ao sistema, após a formação do filme, pode-se formar na superfície uma camada de silicone de massa molecular relativa ultra-alta, melhorando assim o efeito de resistência ao desgaste do filme de tinta.

Polimetilsilsesquioxano XJY-801 PMSQ pode ser utilizado como material de modificação resistente ao desgaste para melhorar lubrificação, resistência a riscos, dispersão e hidrofobicidade; O pó de polimetilsiloxano é adequado para tintas e tintas com alta resistência ao calor e aos solventes, apresentando boa tenacidade e resistência a riscos. É mais fácil de dispersar, menos propenso a sedimentação e possui melhor adesão quando combinado com revestimentos. Possui um toque particularmente delicado e pode formar um revestimento superficial de maior qualidade.

6. Aditivos de silicone como modificação de resina de revestimento

Os materiais de silicone geralmente possuem algumas propriedades especiais, como maciez superficial, resistência ao desgaste, resistência às intempéries, flexibilidade em baixas temperaturas e outras propriedades. Ao adicionar alguns materiais elastoméricos de silicone com grupos funcionais reativos como aditivos modificadores, segmentos de cadeia de silicone podem ser introduzidos no sistema de resina, permitindo assim que as excelentes propriedades dos materiais de silicone sejam incorporadas ao sistema de revestimento.

Os materiais de silicone para modificação de resina possuem vários grupos funcionais e geralmente são polímeros de silicone com grupos reativos em ambas as extremidades. Os materiais de silicone com grupos carbonidrila geralmente apresentam melhor reatividade com materiais de poliuretano e podem ser utilizados para modificação de resinas de poliéster ou poliuretano; materiais de silicone com grupos epóxi podem ser utilizados para modificação de resinas epóxi; materiais de silicone com duplas ligações de acrilato em ambas as extremidades podem ser utilizados para modificação de borracha curada; materiais de silicone com duplas ligações de acrilato podem ser usados para síntese de emulsões modificadas com silicone; materiais de silicone com grupos amino podem ser usados para síntese de resina de poliimida modificada com silicone para algumas aplicações de alto nível; materiais de silicone com grupos carboxila podem ser usados para modificação de resina de revestimento em pó e participar da reação.

7. Aditivos de silicone como promotores de adesão

Os promotores de adesão de silano têm sido amplamente utilizados em sistemas de revestimentos com solvente para substratos de vidro, cerâmica, metal de zinco, metal ferroso, borracha curada e alguns sistemas de plástico.

O grupo alcoxi no silano reage com uma pequena quantidade de água no sistema, gerando o grupo hidroxila de silício, que reage com o grupo hidroxila na superfície do substrato formando uma camada de adsorção forte. O grupo R contido no silano possui grupos reativos (amino, epóxi, metacriloíla, etc., para diferentes sistemas de resina) que podem se ligar quimicamente com o sistema de resina durante a reticulação, proporcionando um forte efeito de ponte entre a resina e o substrato, melhorando assim significativamente a adesão. Assim como no sistema de revestimento com solvente, o silano ainda pode ser usado como promotor de adesão em sistemas de revestimento à base de água quando aplicado em vidro, cerâmica, bem como alguns substratos metálicos e plásticos.

No entanto, diferentemente do sistema com solvente, como o sistema à base de água utiliza água como meio de dispersão, o promotor de adesão de silano, normalmente aplicável a sistemas com solvente, será hidrolisado muito rapidamente e se tornará ineficaz quando adicionado ao sistema à base de água, podendo, portanto, ser adicionado apenas no local da obra. Os silanos adequados para sistemas de revestimento à base de água foram desenvolvidos com base nas características desses sistemas. Ao ajustar o tamanho do grupo R na estrutura do silano, a velocidade de hidrólise do silano é afetada pelo efeito de impedimento estérico do grupo R, de modo que o ciclo de hidrólise do silano possa ser sincronizado com o ciclo de uso dos revestimentos à base de água, melhorando a estabilidade de armazenamento desses revestimentos.

8. Como fazer aditivos de silicone para revestimentos?

Os aditivos de silicone para revestimento são um tipo de aditivo químico amplamente utilizado atualmente na indústria de revestimentos. Possuem propriedades únicas e versatilidade que podem melhorar significativamente o desempenho e a qualidade dos revestimentos, além de proteger a superfície do revestimento contra vários fatores ambientais. Então, como escolher aditivos de silicone para tornar seus produtos mais competitivos no mercado?

XJY Silicones é um dos principais resina de silicone MQ e Silicone VMQ fabricantes na China, com mais de 30 anos de experiência em P&D e fabricação na indústria de silicone, bem como mais de 15 patentes relacionadas e suporte técnico. Nossos produtos de matérias-primas de silicone pode atender às necessidades de várias aplicações aditivos para revestimentos e apoiar o fornecimento de soluções personalizadas diversificadas.

• Polimetil-hidrossiloxano XJY-701 como niveladores para revestimentos de resina de silicone;
• Polimetil-hidrossiloxano XJY-801 (Pó de Resina de Silicone Esférico) como agentes de resistência à abrasão e corrosão;
• XJY-8205 MQ Resin Powder/Silicone Methyl MQ Resin can be used as a defoamer agent.