Por que adicionar aditivos de silicone à tinta à base de água?

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?

Polissiloxano-poliéter Hidrofóbico COs copolímeros caracterizam-se por um alto grau de incompatibilidade com o meio de espuma (solução água/tensoativo). Ao mesmo tempo, são compatíveis com o meio de revestimento. Isso garante sua capacidade altamente eficiente de antiespumante, com tendência a não produzir retração. Muitos problemas do filme de tinta, como retração, molhabilidade deficiente do substrato e aspecto de casca de laranja, são causados por diferenças na tensão superficial.

Os aditivos de silicone podem reduzir a tensão superficial das tintas à base de água e mantê-las constantes em níveis mais baixos sem causar variações na tensão superficial, resolvendo assim muitos dos problemas decorrentes da tensão superficial. Além de reduzir a tensão superficial, esses aditivos também podem aumentar a molhabilidade superficial das tintas à base de água, melhorando a resistência a arranhões.

Aqui’algumas informações sobre isso:

• Como classificar aditivos de silicone?
• Como funcionam os aditivos de silicone?
• Quais são as vantagens dos aditivos de silicone?
• Quais são as precauções ao usar aditivos de silicone?
• Como produzir aditivos de silicone?

1. Como classificar aditivos de silicone?

Em comparação com o sistema à base de óleo, as tintas à base de água, por usarem água como meio de dispersão, possuem alta tensão superficial, o que pode causar encolhimento do revestimento, facilidade de formação de bolhas, dificuldade de dispersão dos pigmentos, e problemas de aderência e umectação do substrato. Para contornar essas desvantagens, diversos aditivos são aplicados aos sistemas aquosos. Os aditivos de silicone, devido à sua estrutura molecular, apresentam baixa tensão superficial e alta atividade superficial, sendo amplamente utilizados tanto em tintas à base de água quanto em tintas solventes. Sua estrutura química pode ser dividida em duas categorias principais: siloxanos e óleo de silicone, conforme descrito a seguir.

(1) Os siloxanos são geralmente compostos de baixo peso molecular e atuam como promotores de adesão, agentes de reticulação, dispersantes, umectantes, etc., em tintas à base de água ou solventes.

(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. Como funcionam os aditivos de silicone?

A maioria dos aditivos utilizados em sistemas de tinta à base de água são surfactantes de superfície, sendo empregados para resolver problemas entre o revestimento, o ar e o substrato, reduzindo a tensão superficial (interface revestimento-ar) e a tensão interfacial (interface pigmento-carga-sistema, interface revestimento-substrato, etc.), melhorando assim o desempenho do revestimento. A seguir, apresenta-se principalmente o princípio de ação dos diversos tipos de aditivos.

2.1 Como promotor de adesão

Para substratos como cerâmica, vidro, plásticos e metais, a ligação química pode promover eficazmente a adesão entre o revestimento e o substrato. Os organossilanos, por hidrólise, formam grupos silanol que podem reagir com grupos hidroxila na superfície do substrato, criando uma camada de adsorção sólida. Enquanto isso, os grupos reativos R podem participar de reações de reticulação com grupos funcionais da resina, funcionando como uma ponte entre a resina e o substrato.

2.2 Como agente umectante de substrato de silicone

Durante a aplicação de tintas à base de água, substratos como metal, madeira e plástico podem apresentar dificuldades de umectação, levando ao fenômeno de encolhimento. Os umectantes de silicone são eficazes para tais substratos.

A umectação rápida do substrato é um processo dinâmico no qual o agente umectante, através de movimento rápido para a superfície do sistema, reduz a tensão superficial do sistema, promovendo um efeito de umectação rápida.

O processo de migração do surfactante pode ser caracterizado pela tensão superficial dinâmica: quanto menor a tensão superficial dinâmica, mais rápido o surfactante migra da água para a interface. Esse processo é influenciado principalmente pela estrutura da cadeia molecular, tamanho do peso molecular, viscosidade do sistema e força iônica.

Sistemas aquosos geralmente utilizam mais umectantes de silicone. PÓleo de silicone modificado com poliéter, com massa molecular relativa pequena, n = 0 a 3, x = 1 a 10. Ao mesmo tempo, a extensão externa de numerosas cadeias CH3 reduz significativamente a tensão superficial. Estudos indicam que o melhor efeito ocorre quando o grupo hidrofílico está na posição central do segmento da cadeia.

Devido às propriedades especiais do silício, sua aplicação em revestimentos à base de água traz diversos benefícios, como reduzir eficazmente a tensão superficial do filme de tinta e aumentar a suavidade da superfície. Além disso, a estrutura contendo silício altamente estável pode melhorar a resistência à intempérie do filme de tinta e reduzir a ocorrência de amarelamento.

3. Quais são as vantagens dos aditivos de silicone?

3.1 Resistência à intempérie e abrasão

A aplicação de aditivos de silicone em tinta à base de água pode aumentar significativamente sua resistência à intempérie. Isso significa que a tinta à base de água se torna mais resistente à oxidação, aos raios UV e à umidade, prolongando a vida útil do revestimento. Além disso, os aditivos de silicone também podem melhorar a resistência ao desgaste do revestimento, tornando-o menos suscetível a desgaste e danos durante o uso.

3.2 O brilho e a transparência 

Os aditivos de silicone podem aumentar o brilho e a transparência da tinta à base de água, conferindo-lhe uma aparência mais atrativa. Isso é especialmente importante para aplicações que exigem alto brilho ou transparência da superfície da tinta, como em impressão e embalagens.

3.3 Reduzir a tensão superficial dos revestimentos

Os aditivos de silicone reduzem a tensão superficial dos revestimentos aquosos, facilitando seu fluxo e nivelamento. Isso ajuda a melhorar a suavidade da superfície do revestimento e reduz o risco de formação de bolhas de ar ou falta de uniformidade durante a aplicação.

3.4 Melhorar a adesão e resistência a manchas

Os aditivos de silicone podem melhorar a resistência à adesão da tinta à base de água, reduzindo a pegajosidade e facilitando a limpeza e manutenção das superfícies revestidas. Além disso, eles também podem aumentar a resistência a manchas, tornando o revestimento menos suscetível à aderência de sujeira e contaminantes.

Resina de Silicone Metil Fenilo em Flocos XJY-8010 / 8250 / Resina de Silicone em FlocosSão resinas de silicone com grupos funcionais hidroxila, que podem ser usadas em aditivos de revestimentos de alta temperatura à base de solvente e outras tintas à base de solvente para melhorar a resistência da tinta à base de água a altas temperaturas, intempéries, impermeabilização e dureza, sendo também uma tinta ambientalmente amigável.

XJY-83350 Resina de Silicone em Flocos Modificada com Poliéster É um intermediário de resina de silicone metil fenil modificada com poliéster, que pode ser usado em diversas tintas à base de água para melhorar seu desempenho.

4. Quais são as precauções com aditivos de silicone?

4.1 Teste de compatibilidade

Antes de introduzir aditivos de silicone na formulação de tintas à base de água, é importante realizar um teste de compatibilidade. Diferentes tipos de aditivos de silicone podem ser incompatíveis com outros componentes do revestimento, portanto é necessário garantir que sejam compatíveis com os demais componentes da formulação do revestimento.

4.2 Controle de uso

Certifique-se de usar a quantidade correta de aditivos de silicone. Quantidades excessivas podem causar aparência irregular de brilho ou pegajosidade na tinta à base de água, enquanto quantidades insuficientes podem não aproveitar seus benefícios.

4.4 Condições de construção

Condições como temperatura, umidade e pressão atmosférica durante a aplicação da tinta à base de água podem afetar o desempenho dos aditivos de silicone. Sempre garanta que as condições de aplicação sejam apropriadas para obter os melhores resultados.

4.5 Medidas de segurança

Ao manusear aditivos de silicone, medidas de segurança adequadas devem ser tomadas para proteger o operador, incluindo uso de equipamento de proteção individual apropriado, garantia de boa ventilação e seguimento das recomendações da ficha de dados de segurança.

Para garantir resultados ótimos, a quantidade de aditivos de silicone utilizada precisa ser controlada de forma razoável, e atenção deve ser dada à compatibilidade do revestimento, condições de aplicação e medidas de segurança. Através da aplicação adequada e manuseio cuidadoso, aditivos de silicone podem proporcionar à tinta à base de solvente excelente desempenho e aparência para diversas aplicações (como tintas automotivas à base de água).

5. Como fazer aditivos de silicone?

Qualquer revestimento que usa água como solvente ou meio de dispersão pode ser chamado de revestimento à base de água. Revestimentos à base de água são um tipo relativamente novo no mercado atual de revestimentos. O uso de aditivos de silicone em revestimentos à base de água proporciona diversas vantagens ao revestimento, incluindo melhoria na resistência a intempéries, brilho e transparência, redução da tensão superficial, e reforço na adesão e resistência a manchas. Como tornar seus produtos mais competitivos?

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 podem atender às necessidades de tintas de silicone à base de água e apoiar o fornecimento de soluções personalizadas diversificadas.