【海川化工科技前沿】亲疏水气相二氧化硅在UV塑料涂料应用的探究和比较

UV 塑料涂料作为一种高效、环保的涂料体系，在塑料制品表面防护与装饰领域应用广泛。气相二氧化硅作为一种重要的添加剂，凭借其独特的纳米级结构和优异性能，能够显著改善 UV 塑料涂料的多项性能，尤其是在粘度触变性方面发挥着关键作用。本文将详细探讨亲水型气相二氧化硅HL-200与竞品A，疏水型气相二氧化硅HB-151与竞品B对 UV 塑料涂料粘度触变性的影响。

　　气相二氧化硅是通过挥发性氯硅烷在氢氧焰中水解制得的无定形二氧化硅，具有纳米级的原生颗粒，粒径通常在 7-40nm。其聚集体和附聚体结构形成了高度发达的比表面积，范围在50-450 m²/g。这种独特的微观结构赋予气相二氧化硅一系列特殊性能，如高纯度、高比表面积、高活性、良好的分散性以及对体系流变性能的显著影响能力。


　　其中，亲水型气相二氧化硅粒子表面保留有大量羟基，因而具有亲水性，可用水润湿并在水中分散。在 UV 塑料涂料体系中，亲水型气相二氧化硅表面的硅羟基通过氢键等相互作用，形成物理交联网络，从而对涂料的粘度和触变性产生影响。

　　疏水型气相二氧化硅则是通过对亲水型气相二氧化硅进行表面改性制得，常用改性剂如六甲基二硅氮烷(HMDS)、二甲基二氯硅烷(DDS)等。改性后，二氧化硅表面羟基被反应或屏蔽，呈现疏水性。在 UV 塑料涂料中，疏水型气相二氧化硅除了表面硅羟基的氢键作用，还能通过处理剂分子缠绕影响涂料的流变性能。

那么亲水型气相二氧化硅对 UV 塑料涂料粘度和触变性会产生什么样的作用呢?

　　在UV塑料涂料中添加亲水型气相二氧化硅，能有效提高涂料的粘度。其表面羟基间形成氢键，构建起三维网络结构，阻碍了涂料中分子的自由流动，宏观上表现为粘度增加。当受到外力作用(如涂刷、喷涂时的剪切力)时，这种氢键网络结构部分被破坏，粘度降低，涂料能够顺利施工;外力消失后，氢键网络又会逐渐恢复，粘度回升，起到良好的触变效果，有效防止涂料在施工过程中的流挂现象，提高涂料的贮存稳定性，使颜料等固体颗粒不易沉降。





　　以汇富纳米的亲水型气相二氧化硅HL-200为例，在UV 塑料涂料应用案例中，当添加量在0.5%时，UV塑料涂料粘度和触变值变化不大，但随着添加量从0.5%增加到2%，在低剪切速率下，粘度可从400Pa·s提高到3100Pa·s，整整提升675%，而在高剪切速率下，粘度也从420Pa·s提高到1100Pa·s，增加161%，分别满足了UV塑料涂料在不同施工条件下的流动性要求。触变值则从0.9增加到2.8，也保持210%左右增长。同时，竞品A与HL-200在增稠触变性上表现基本一致，在1.5%添加量时可达到最佳收益效果。

以汇富纳米的疏水型气相二氧化硅HB-151为例，当添加量在0.5%时，UV塑料涂料粘度和触变值变化不大，但随着添加量从0.5%增加到2%，在低剪切速率下，粘度可从400Pa·s提高到2800Pa·s，整整提升600%，而在高剪切速率下，粘度也从420Pa·s提高到1050Pa·s，增加150%。触变值则从0.9增加到2.8，同样保持210%左右增长。同时，竞品B与HB-151在增稠触变性上表现基本一致，在1.5%添加量时可达到最佳收益效果。

　　疏水型气相二氧化硅在 UV 塑料涂料中主要通过表面硅羟基的氢键作用，以及处理剂分子缠绕影响涂料的流变性能。由于其疏水性，在涂料体系中更容易与非极性的有机分子相互作用，形成松散的网络结构。与亲水型相比，疏水型气相二氧化硅对涂料粘度的提升效果较亲水型稍弱。

　　而对耐水性要求较高的 UV 塑料涂料配方中，汇富纳米HIFULL ®疏水型气相二氧化硅，不仅能赋予涂料良好的触变性，有效防止流挂，还能显著提升涂料成膜后的耐水性能，减少了水分子的吸附和渗透。

　　亲水型气相二氧化硅和疏水型气相二氧化硅在 UV 塑料涂料中均能通过独特的作用机制对粘度触变性产生重要影响，为涂料提供良好的施工性能和贮存稳定性。亲水型主要依靠表面羟基的氢键作用，疏水型则通过表面硅羟基的氢键作用，以及处理剂分子缠绕。在实际应用中，应根据 UV 塑料涂料的具体性能需求，合理选择气相二氧化硅的类型和添加量，以优化涂料性能，满足不同塑料制品的涂装要求，推动 UV 塑料涂料行业的发展。

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中原人 发表于 2025-5-3 10:43
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