親疏水氣相二氧化硅在UV塑料涂料應(yīng)用的探究和比較

UV 塑料涂料作為一種高效、環(huán)保的涂料體系，在塑料制品表面防護(hù)與裝飾領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。氣相二氧化硅作為一種重要的添加劑，憑借其獨(dú)特的納米級(jí)結(jié)構(gòu)和優(yōu)異性能，能夠顯著改善 UV 塑料涂料的多項(xiàng)性能，尤其是在粘度觸變性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。本文將詳細(xì)探討親水型氣相二氧化硅HL-200與競(jìng)品A，疏水型氣相二氧化硅HB-151與競(jìng)品B對(duì) UV 塑料涂料粘度觸變性的影響。

氣相二氧化硅是通過(guò)揮發(fā)性氯硅烷在氫氧焰中水解制得的無(wú)定形二氧化硅，具有納米級(jí)的原生顆粒，粒徑通常在 7-40nm。其聚集體和附聚體結(jié)構(gòu)形成了高度發(fā)達(dá)的比表面積，范圍在50-450 m2/g。這種獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)賦予氣相二氧化硅一系列特殊性能，如高純度、高比表面積、高活性、良好的分散性以及對(duì)體系流變性能的顯著影響能力。

其中，親水型氣相二氧化硅粒子表面保留有大量羥基，因而具有親水性，可用水潤(rùn)濕并在水中分散。在 UV 塑料涂料體系中，親水型氣相二氧化硅表面的硅羥基通過(guò)氫鍵等相互作用，形成物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而對(duì)涂料的粘度和觸變性產(chǎn)生影響。

疏水型氣相二氧化硅則是通過(guò)對(duì)親水型氣相二氧化硅進(jìn)行表面改性制得，常用改性劑如六甲基二硅氮烷（HMDS）、二甲基二氯硅烷（DDS）等。改性后，二氧化硅表面羥基被反應(yīng)或屏蔽，呈現(xiàn)疏水性。在 UV 塑料涂料中，疏水型氣相二氧化硅除了表面硅羥基的氫鍵作用，還能通過(guò)處理劑分子纏繞影響涂料的流變性能。

那么親水型氣相二氧化硅對(duì) UV 塑料涂料粘度和觸變性會(huì)產(chǎn)生什么樣的作用呢？

在UV塑料涂料中添加親水型氣相二氧化硅，能有效提高涂料的粘度。其表面羥基間形成氫鍵，構(gòu)建起三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，阻礙了涂料中分子的自由流動(dòng)，宏觀上表現(xiàn)為粘度增加。當(dāng)受到外力作用（如涂刷、噴涂時(shí)的剪切力）時(shí)，這種氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)部分被破壞，粘度降低，涂料能夠順利施工；外力消失后，氫鍵網(wǎng)絡(luò)又會(huì)逐漸恢復(fù)，粘度回升，起到良好的觸變效果，有效防止涂料在施工過(guò)程中的流掛現(xiàn)象， 提高涂料的貯存穩(wěn)定性，使顏料等固體顆粒不易沉降。

以匯富納米的親水型氣相二氧化硅HL-200為例，在UV 塑料涂料應(yīng)用案例中，當(dāng)添加量在0.5%時(shí)，UV塑料涂料粘度和觸變值變化不大，但隨著添加量從0.5%增加到2%，在低剪切速率下，粘度可從400Pa·s提高到3100Pa·s，整整提升675%，而在高剪切速率下，粘度也從420Pa·s提高到1100Pa·s，增加161%，分別滿足了UV塑料涂料在不同施工條件下的流動(dòng)性要求。觸變值則從0.9增加到2.8，也保持210%左右增長(zhǎng)。同時(shí)，競(jìng)品A與HL-200在增稠觸變性上表現(xiàn)基本一致，在1.5%添加量時(shí)可達(dá)到最佳收益效果。

以匯富納米的疏水型氣相二氧化硅HB-151為例，當(dāng)添加量在0.5%時(shí)，UV塑料涂料粘度和觸變值變化不大，但隨著添加量從0.5%增加到2%，在低剪切速率下，粘度可從400Pa·s提高到2800Pa·s，整整提升600%，而在高剪切速率下，粘度也從420Pa·s提高到1050Pa·s，增加150%。觸變值則從0.9增加到2.8，同樣保持210%左右增長(zhǎng)。同時(shí)，競(jìng)品B與HB-151在增稠觸變性上表現(xiàn)基本一致，在1.5%添加量時(shí)可達(dá)到最佳收益效果。

疏水型氣相二氧化硅在 UV 塑料涂料中主要通過(guò)表面硅羥基的氫鍵作用，以及處理劑分子纏繞影響涂料的流變性能。由于其疏水性，在涂料體系中更容易與非極性的有機(jī)分子相互作用，形成松散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與親水型相比，疏水型氣相二氧化硅對(duì)涂料粘度的提升效果較親水型稍弱。

而對(duì)耐水性要求較高的 UV 塑料涂料配方中，匯富納米HIFULL ?疏水型氣相二氧化硅，不僅能賦予涂料良好的觸變性，有效防止流掛，還能顯著提升涂料成膜后的耐水性能，減少了水分子的吸附和滲透。

親水型氣相二氧化硅和疏水型氣相二氧化硅在 UV 塑料涂料中均能通過(guò)獨(dú)特的作用機(jī)制對(duì)粘度觸變性產(chǎn)生重要影響，為涂料提供良好的施工性能和貯存穩(wěn)定性。親水型主要依靠表面羥基的氫鍵作用，疏水型則通過(guò)表面硅羥基的氫鍵作用，以及處理劑分子纏繞。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù) UV 塑料涂料的具體性能需求，合理選擇氣相二氧化硅的類型和添加量，以優(yōu)化涂料性能，滿足不同塑料制品的涂裝要求，推動(dòng) UV 塑料涂料行業(yè)的發(fā)展。