疏水性气相二氧化硅研究获新进展　逼近或领先国际水平

　　近日，湖北汇富纳米材料股份有限公司技术中心团队在对气相二氧化硅在环氧富锌漆中研究中取得新进展，团队发现一定量的疏水型气相二氧化硅能够高效地提升涂料的防沉降性能，增加涂料体系的粘性和触变性，增强涂料的防腐性，作用效果和性能逼近或领先国际竞品，此次突破是汇富纳米在原有产品基础上进行改性、改良、创新后取得阶段性成果。

　　气相二氧化硅被称为“工业盐”，是极其重要的高科技超微细无机新材料之一，是无毒、无味、无污染的白色蓬松粉末，是一种新型无机纳米材料，无定型结构，原生粒径7-14 nm，其比表面积约 80-400㎡/g，充分分散后粒径较小，可达到纳米状态，具有较高的表面活性、高绝缘性、高热稳定性、化学惰性、高纯度，可提供增稠触变性能，明显改善涂料制品的应用性能。由于环氧体系为强极性，能够减弱气相二氧化硅的三维网状结构，使得其应用效果变弱和变差。因此，在应用于环氧体系时，常选用通过改性剂聚二甲基硅氧烷(PDMS，硅油)处理后会得到的HB-139。

图1

这是由于其表面硅羟基被中和并接枝，生成了低极性的线性聚二甲基硅氧烷基团(图1)

　　将处理型即疏水型气相二氧化硅(HB-139)用于环氧富锌涂料，通过不同添加量探究涂料增稠触变性和抗沉降性，并与市售疏水气相二氧化硅竞品(A、B、C、D、E)进行了性能对比，比较在相同添加量下防流挂效果，以及相同温湿度下，相同时间内的防沉降效果。结果表明，在一定范围内，随着气相二氧化硅的添加量增加，富锌漆的粘性和触变性增加，在垂直面施工的性能变好，涂料的防沉降性提升。HB-139与竞品在环氧富锌涂料中的应用性能相近，在某些条件下，耐盐雾和防腐性具有一定优势。

　　环氧富锌涂料以锌粉为填料，环氧树脂为基料，以聚酰胺树脂或胺加成物为固化剂，其中锌粉在涂料中的质量分数超过70%，以形成连续紧密的涂层而与金属紧密接触。作为一种性能优异的低成本重防腐涂料，其广泛应用于包括石油化工设备、桥梁、造船、海上平台、各类水工结构等领域。其防腐原理在于：当涂膜受侵蚀时，由于锌的电位比钢铁低，发生“阴极保护效应”而优先于钢铁先受到腐蚀，且锌作为牺牲阳极形成的氧化产物又对涂膜起到一种封闭作用，高效地防止电化学腐蚀，更加强了涂膜对钢铁基材的保护，因此环氧富锌涂料被广泛用于金属重防腐领域。但由于锌粉含量过高，在贮存和施工过程中易引起沉降、流挂等问题。

　　一、HB-139添加量对环氧富锌涂料抗流挂效果影响

图2

图3

　　分别将HB-139以0%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%质量分数添加到环氧富锌涂料中，并使用流挂测定仪进行涂刷漆膜。由图2可知，未添加HB-139(即0%质量分数)的环氧富锌涂料在漆膜厚度100μm时就出现流挂，添加0.4%、0.6%质量分数涂料漆膜分别在150μm、250μm厚度时出现流挂现象，添加0.8%、1.0%、1.2%质量分数环氧涂料即时在最大漆膜厚度275μm下仍保持稳定状态，未发生流挂。可见随着气相二氧化硅的添加，涂料的的抗流挂性能得到增强，使得其具有良好的施工性能，且HB-139添加量在0.8%质量分数时效果达到最佳。

　　根据得到的最佳添加量，再将竞品分别与环氧富锌涂料进行混合分散，得到图3。HB-139与竞品在最大漆膜厚度下均未发生流挂现象，可见六者在环氧富锌涂料中的抗流挂效果相近。

　　二、HB-139添加量对环氧富锌涂料防沉降效果影响

图4

图5

本次测试条件为50℃、15d。

　　图4可见，随着HB-139的添加量变化，0%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%均发生了沉降，但随着添加量的增加，沉降的程度逐渐降低，气相二氧化硅能够改善环氧富锌涂料的防沉降性和热储贮存性。由图5可知，在0.8%添加量下，HB-139与竞品A因沉降析出溶剂最少，相较其他四组竞品防沉降效果最佳。

　　三、HB-139对环氧富锌涂料耐盐雾性影响

图6

　　分别将空白样(未添加气相二氧化硅)、竞品A、HB-139的富锌涂料涂膜进行耐盐雾实验，漆膜厚度95-100μm。

　　由图6可知，300h后空白样气泡、生锈，划痕处剥落、生锈；

　　竞品A样板，1500h后板面无异常，划痕处有锈迹；

　　HB-139样板，1500h后板面无异常，划痕处无异常。

　　添加HB-139可显著增加环氧富锌涂料的耐盐雾性和防腐性，且相较于竞品A，HB-139的耐盐雾性和防腐性更优。

　　结论：在环氧富锌涂料中对HB-139进行充分分散，可赋予涂料良好的增稠触变作用，提高垂直面施工的漆膜厚度控制，随着疏水型气相二氧化硅的添加量的增加，涂料的抗流挂性能得到增强，沉降成都逐渐改善，并延长涂料的贮存稳定性。HB-139在环氧涂料应用中，质量分数在0.8%时，对其粘度和触变性增长适宜，最大抗流挂漆膜厚度可达275μm，对喷涂、刷涂等施工工艺具有良好提升和改善作用。同时在热储50℃环境下，15d后防沉降效果良好，在环氧防腐涂料应用中，HB-139具有明显的性能提升作用，在防止电化学腐蚀和耐盐雾方面具有一定的性能优势。

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