Зачем использовать силиконовые добавки для красок и покрытий?

За десятилетия развития, благодаря непрерывному развитию и инновациям науки и техники, для улучшения характеристик покрытий стали широко применяться различные функциональные добавки. Большинство добавок, используемых в покрытиях, являются поверхностно-активными веществами, которые снижают поверхностное натяжение на границах газ-жидкость, жидкость-твердое тело или газ-твердое тело, достигая эффекта выравнивания, пеногашения, диспергирования и улучшения адгезии. Так зачем же использовать силиконовые добавки для красок и покрытий?

Изменения содержания кремния и относительной молекулярной массы силиконовой молекулы могут изменить диапазон совместимости добавки со связующими системами покрытия, тем самым влияя на дисперсионное состояние добавки в системе.

Кремнийорганические соединения обладают очень низким поверхностным натяжением и высокой поверхностной активностью, что позволяет улучшить производительность покрытий, а также модифицировать поверхность и предотвратить различные дефекты лакокрасочной пленки. Силиконовые добавки для красок являются важными разновидностями вспомогательных веществ для покрытий, обладая множеством преимуществ и широким спектром применения в системе покрытий.

В зависимости от различных систем покрытия, соответствующих требованиям к выравниванию, ощущению, повторному покрытию, смачиванию, влагостойкости и другим эксплуатационным характеристикам, силиконовые добавки для красок можно разделить на силиконовые смачиватели, выравниватели, пеногасители, усилители адгезии, износостойкие вспомогательные вещества и так далее, которые широко используются при производстве красок, покрытий, печатных красок, грунтовок, порошковых и офсетных лаков.

Here’Подробнее о нем:

• Какие существуют типы силиконовых добавок?
• Силиконовые добавки в качестве выравнивателей покрытия
• Силиконовые добавки в качестве пеногасителей для покрытий
• Силиконовые добавки в качестве смачивателей подложки
• Силиконовые добавки в качестве износостойких добавок
• Силиконовые добавки для модификации смолы покрытия
• Силиконовые добавки в качестве усилителей адгезии
• Как изготавливать добавки для силиконовых покрытий?

1. Какие существуют типы силиконовых добавок?

Силиконовые добавки для систем покрытий делятся по химическому составу, включая силаны и силиконовое масло. Силаны в основном представляют собой низкомолекулярные соединения, используемые в покрытиях в качестве усилителей адгезии, сшивающих агентов и диспергаторов. Добавки на основе силиконового масла в основном состоят из модифицированного силиконового масла; путем регулировки относительной молекулярной массы добавок, типа и содержания модифицирующей группы R, а также типа функциональной группы концевой группы можно получить разнообразные добавки с различными свойствами.

2. Силиконовые добавки в качестве выравнивателей покрытия

(1) Что такое силиконовые выравнивающие агенты для покрытий?

Структура выравнивающего агента для покрытий обычно состоит из двух частей: сегментов цепи, совместимых с системой, и сегментов цепи, несовместимых с системой и имеющих низкое поверхностное натяжение. В процессе формирования пленки краски, из-за разделения и миграции несовместимых сегментов цепи с низким поверхностным натяжением, силиконовые добавки для красок самопроизвольно мигрируют на поверхность системы покрытия, образуя мономолекулярную пленку, тем самым обеспечивая равномерное поверхностное натяжение для системы и устраняя различные поверхностные дефекты пленки, вызванные градиентом поверхностного натяжения. Иногда может возникнуть довольно выраженная деформация текстуры поверхности. Покрытие демонстрирует неоптимальный поток,–часто описываемый как апельсиновая корка.

Силиконовый выравнивающий агент — важный класс выравнивающих агентов для покрытий. В целом, полидиметилсилоксан с низкой относительной молекулярной массой (<5000) может использоваться в качестве выравнивающего агента. В настоящее время широко используемыми силиконовыми выравнивающими агентами в покрытиях являются различные модифицированные силиконовые масла. В зависимости от типа модификации, в основном используются полиэфирмодифицированное силиконовое масло, сложнополиэфирмодифицированное силиконовое масло, фенилмодифицированное силиконовое масло, алкилмодифицированное силиконовое масло, фенилалкил-комодифицированное силиконовое масло и алкил-полиэфир-комодифицированное силиконовое масло. Полиэфирмодифицированное силиконовое масло благодаря своей структуре может регулироваться в широком диапазоне, его свойства могут охватывать множество различных требований, что делает его основным видом силиконового выравнивающего агента в настоящее время.

XJY-701 Полиметилгидросилоксан представляет собой вид высокомолекулярного органического синтетического материала с общей химической структурой, который может использоваться в качестве выравнивающего агента для покрытий.

(2) Как выбрать силиконовый выравнивающий агент?

Когда выравнивающий агент необходимо использовать в высокотемпературной системе (например, в эмалевых красках), из-за низкой температуры разложения полиэфира он легко разлагается в процессе использования, что может вызвать некоторые поверхностные дефекты лакокрасочной пленки, такие как плохое повторное покрытие, усадка и т.д., поэтому необходимо выбирать модифицированное силиконовое масло, содержащее высокотемпературные стойкие группы (например, алкил-модифицированный силикон, фенил-модифицированный силикон и полиэстер-модифицированный силикон и т.д.). По сравнению с ними, алкил-модифицированное силиконовое масло, помимо выравнивающего эффекта, также обладает хорошим антивспенивающим действием, но его совместимость невысока, и обычно оно не подходит для лаков. Фенилсиликоновые жидкости и полиэстер-модифицированные силиконовые жидкости более совместимы и подходят для использования в высокотемпературных лаковых системах, обеспечивая при этом отличную совместимость и термическую стабильность. С развитием технологии недавно появились некоторые комбинированные выравнивающие агенты на основе силикона и акрилата, которые одновременно объединяют преимущества обоих, обладая отличными эффектами предварительного и финишного выравнивания. В зависимости от химической структуры их можно разделить на акрилат-модифицированные силиконовые выравниватели (силикон является основной цепью, акрилат - боковой) и силикон-модифицированные акрилатные выравниватели; последние могут обеспечивать не только выравнивающий эффект, но и дополнительно обладать эффектом устойчивости к загрязнениям.

3. Силиконовые добавки в качестве пеногасителей для покрытий

В качестве пеногасителя для покрытий обычно необходимо иметь очень низкое поверхностное натяжение по сравнению с рабочей системой, а также быть несовместимым с ней. Силиконы широко используются в качестве сырья для пеногасителей покрытий благодаря их низкополярной структуре и несовместимости с большинством смоляных систем покрытий.

Обычно полидиметилсилоксан с относительной молекулярной массой (10000~100000) может использоваться в качестве пеногасителя для покрытий. В настоящее время такие пеногасители широко применяются в системах для тяжелой коррозии и других. Для повышения эффективности пеногашения можно добавить немного диоксида кремния в качестве синергического компонента. Кроме того, из-за высокой эффективности пеногашения силикона, он дает хорошие результаты при очень низком содержании силиконовых добавок в краску. Для облегчения добавления силиконовый пеногаситель обычно изготавливается в виде раствора с низкой концентрацией, чтобы соответствовать потребностям реального производства.

Кополимер XJY-702 метилгидросилоксана/диметилсилоксана может реагировать с двойными связями, гидроксильными и другими группами под действием катализатора, что является основным сырьем для выравнивателей, пеногасителей, водорастворимых силиконовых масел и других продуктов. Помимо характеристик диметикона, этот продукт может вступать в реакции присоединения и сшивания благодаря наличию активного водорода.

XJY-8205 Серия Силиконовая метиловая MQ смола представляет собой твердый порошковый смол с хорошими пеногасящими и антивспенивающими свойствами и может быть добавлен в растворитель для получения пеногасителя.

В водных системах покрытий из-за высокой полярности водных смол обычный полидиметилсилоксан имеет ограниченную совместимость с системой и его трудно использовать непосредственно в качестве пеногасителя. Обычно необходимо модифицировать полидиметилсилоксан полиэфиром, особенно при использовании в высокоглянцевых системах. Как правило, чем выше степень модификации полиэфиром, тем лучше совместимость, но эффект пеногашения также снижается. Обычно необходимо, исходя из легкости пеногашения системы, выбрать соответствующую пропорцию модификации, чтобы удовлетворить условиям пеногашения; чем ниже содержание кремния, тем лучше.

4. Силиконовые добавки в качестве смачивателей подложки

В водных системах из-за слишком высокого поверхностного натяжения воды быстрое смачивание подложки (особенно с низким поверхностным натяжением) затруднено, поэтому в водных системах покрытий использование смачивателей подложки особенно важно. Силиконовые смачиватели подложки широко используются в водных системах покрытий благодаря их широкой применимости.

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.

Дальнейшие исследования показали, что полиэфир-модифицированное силиконовое масло, используемое в водных системах в качестве смачивателя подложки, благодаря своей особой структуре позволяет силиконовой цепи полностью развернуться, выставляя наружу большое количество групп -CH3, что значительно снижает поверхностное натяжение системы. Обычно полиэфир-модифицированное силиконовое масло с высокой относительной молекулярной массой в водной системе может снизить поверхностное натяжение только до 25~26 Н/м, а маломолекулярные смачиватели подложки обычно могут снизить поверхностное натяжение до 22 Н/м и ниже, минимально до 20~21 Н/м. Такое низкое поверхностное натяжение позволяет водным покрытиям с добавлением смачивателя подложки смачивать большинство подложек с низким поверхностным натяжением, включая даже подложки из ПТФЭ. В то же время, поскольку смачиватель подложки может снизить поверхностное натяжение водной системы до очень низкой степени, он может придать системе хорошие антикратерные свойства и эффект распыления при нанесении.

Из-за малой относительной молекулярной массы смачивателя подложки его силиконовый сегмент очень короткий, поэтому он не может придать гладкость поверхности лакокрасочной пленки (обычно это обеспечивается длинными силиконовыми сегментами). Когда требуется гладкость лакокрасочной пленки, смачиватель подложки обычно используется вместе с силиконовым выравнивателем с высокой относительной молекулярной массой, что также является отличием смачивателя подложки от обычного силиконового выравнивателя.

5. Силиконовые добавки в качестве износостойких добавок

Для систем, требующих износостойкости, помимо повышения плотности сшивки с точки зрения смолы, добавление добавок также является распространенным методом. Обычно используются ультравысокомолекулярные силиконовые микросферы, ультравысокомолекулярные силиконовые эмульсии и силиконовые наномодификаторы.

Ультравысокомолекулярные износостойкие силиконовые микросферы имеют слегка сшитую структуру внутри дисперсии высокомолекулярного полисилоксана, микроскопически представляют собой микросферы. После добавления в систему они в конечном итоге ориентируются на поверхности пленки покрытия, образуя слой полисилоксановой пленки, обеспечивая тем самым системе отличную скользкость и поверхностную износостойкость. В водных системах покрытий, помимо силиконовых микросфер, ультравысокомолекулярная силиконовая эмульсия также является широко используемым классом износостойких добавок, которые обычно получают полимеризацией силиконовых эмульсий; вязкость внутренней фазы чрезвычайно высока, относительная молекулярная масса может достигать миллионов, и при добавлении в систему после формирования пленки на поверхности образуется слой силикона с ультравысокой относительной молекулярной массой, тем самым улучшая износостойкий эффект пленки покрытия.

XJY-801 Полиметилсилсесквиоксан PMSQ может использоваться в качестве износостойкого модифицирующего материала для улучшения смазки, устойчивости к царапинам, диспергируемости и гидрофобности; Полиметилсилоксановый порошок подходит для покрытий и красок с высокой термостойкостью и стойкостью к растворителям, обладает хорошей прочностью и устойчивостью к царапинам. Он легче диспергируется, менее склонен к осаждению и имеет лучшую адгезию в сочетании с покрытиями. Он имеет особенно нежную текстуру и может формировать покрытие более высокого класса.

6. Силиконовые добавки для модификации смолы покрытия

Силиконовые материалы обычно обладают некоторыми особыми свойствами, такими как гладкость поверхности, износостойкость, атмосферостойкость, низкотемпературная эластичность и другие свойства. При добавлении некоторых силиконовых эластомерных материалов с реакционноспособными функциональными группами в качестве модифицирующих добавок, они могут быть введены в смоляную систему силиконовых сегментов, тем самым внося превосходные характеристики силиконовых материалов в систему покрытия.

Силиконовые материалы для модификации смол имеют различные функциональные группы и обычно представляют собой силиконовые полимеры с реакционноспособными группами на обоих концах. Силиконовые материалы с карбогидроксильными группами обычно имеют лучшую реакционную способность с полиуретановыми материалами и могут использоваться для модификации полиэфирных или полиуретановых смол; Силиконовые материалы с эпоксидными группами могут использоваться для модификации эпоксидных смол; Силиконовые материалы с акрилатными двойными связями на обоих концах могут использоваться для модификации отвержденной резины; Силиконовые материалы с акрилатными двойными связями могут использоваться для синтеза силикон-модифицированных эмульсий; Силиконовые материалы с аминогруппами могут использоваться в качестве силикон-модифицированной полиимидной смолы для некоторых высокотехнологичных применений; Силиконовые материалы с карбоксильными группами могут использоваться для модификации порошковых покрытий и участвовать в реакции.

7. Силиконовые добавки в качестве усилителей адгезии

Адгезионные промоторы на основе силана широко используются в системах покрытий на основе растворителей с подложками из стекла, керамики, цинка, железа, отвержденной резины и некоторых пластиковых систем.

Алкоксигруппа в силане реагирует с небольшим количеством воды в системе с образованием силанольной группы, которая реагирует с гидроксильной группой на поверхности подложки, образуя прочный адсорбционный слой, а R-группа, содержащаяся в силане, содержит реакционноспособные группы (амино, эпокси, метакрилоил и т.д. для различных систем смол), которые могут химически связываться с системой смолы во время сшивки, обеспечивая прочный мостиковый эффект между смолой и подложка, что значительно улучшает адгезию. Как и в случае с растворительными системами, силаны могут использоваться в качестве усилителей адгезии в водных системах покрытий при нанесении на стекло, керамику, а также на некоторые металлические и пластиковые подложки.

Однако, в отличие от растворительных систем, поскольку водная система использует воду в качестве дисперсионной среды, усилитель адгезии на основе силана, обычно применимый в растворительных системах, гидролизуется слишком быстро и становится неэффективным при добавлении в водную систему, поэтому его можно добавлять только на строительной площадке. Силаны, подходящие для водных систем покрытий, были разработаны с учетом особенностей таких систем. Регулируя размер R-группы в структуре силана, скорость гидролиза силана изменяется за счет пространственного эффекта R-группы, что позволяет синхронизировать цикл гидролиза силана с циклом использования водных покрытий и улучшить стабильность хранения водных покрытий.

8. Как изготавливать силиконовые добавки для покрытий?

Силиконовые добавки для покрытий — это вид химических добавок, широко используемых в настоящее время в лакокрасочной промышленности. Они обладают уникальными свойствами и универсальностью, которые могут значительно улучшить эксплуатационные характеристики и качество покрытий, а также защитить их поверхность от различных факторов окружающей среды. Так как же выбрать силиконовые добавки, чтобы сделать вашу продукцию более конкурентоспособной на рынке?

XJY Силиконы является одним из ведущих силиконовая смола MQ и Силикон VMQ производители в Китае, с более чем 30-летним опытом исследований и разработок и производства в силиконовой промышленности, а также с более чем 15 соответствующими патентами и технической поддержкой. Наш продукты из силиконового сырья может удовлетворить потребности различных применений добавки для покрытий и поддерживать предоставление разнообразных индивидуальных решений.

• XJY-701 Полиметилгидросилоксан в качестве выравнивающего агента для покрытий на основе силиконовых смол;
• XJY-801 Полиметилгидросилоксан (сферический порошок силиконовой смолы) в качестве агента для повышения износостойкости и коррозионной стойкости;
• XJY-8205 MQ Resin Powder/Silicone Methyl MQ Resin can be used as a defoamer agent.