Гидрофобный газофазный диоксид кремния Функция предотвращения стекания в полиуретановых красках с высоким содержанием цинка 

При нанесении антикоррозионных покрытий с высокой степенью защиты стекание является распространенной проблемой, влияющей на внешний вид и защитные свойства лакокрасочной пленки. В частности, при нанесении толстого слоя на вертикальные поверхности антикоррозионные покрытия с высоким содержанием пигментов и наполнителей, такие как полиуретановые краски с высоким содержанием цинка, под действием силы тяжести очень легко подвергаются стеканию, что приводит к неравномерной толщине пленки. Это не только снижает однородность антикоррозионного слоя и сокращает срок его службы, но и значительно усложняет контроль за процессом нанесения. Добавление гидрофобного газофазного диоксида кремния, являющегося ключевым трексогенным добавкой в составе лакокрасочной системы, является одним из основных решений проблемы стекания. Недавно проведенные техническими специалистами компании «Хубей Хуйфу Наноматериалы» сравнительные эксперименты наглядно продемонстрировали превосходные антистекающие свойства гидрофобного газофазного диоксида кремния HB-151 в полиуретановых красках с высоким содержанием цинка, а также раскрыли основную логику улучшения характеристик лакокрасочных материалов за счет использования нанодобавок.

Суть явления стекания лакокрасочного покрытия заключается в том, что при нанесении покрытия на вертикальную поверхность основания сила тяжести постоянно тянет влажную пленку вниз. Если предел текучести самого покрытия низкий и оно не способно выдержать вес собственной массы и вес пигментов и наполнителей, на краях пленки или в местах с толстым слоем образуются провисания, потеки и даже струйки. Что касается полиуретановых красок с высоким содержанием цинка, то большое количество наполнителя в виде цинкового порошка, обладающего высокой плотностью и удельным весом, еще больше усиливает тенденцию к стеканию под действием силы тяжести. В то же время большая удельная поверхность частиц цинкового порошка приводит к адсорбции части молекул добавок, что ослабляет их эффективность, в результате чего обычные добавки, предотвращающие стекание, в данной системе теряют свою эффективность, и их становится трудно использовать при нанесении толстых слоев.
Суть высокой эффективности гидрофобного газофазного диоксида кремния в решении проблемы стекания заключается в его уникальной способности формировать трехмерную сеть водородных связей, что в отрасли обычно называют «токсичностью». Первичный размер частиц газофазного диоксида кремния составляет всего 7–40 нанометров, а удельная поверхность — огромна. После гидрофобной модификации поверхности активные группы на поверхности частиц могут взаимодействовать с молекулярными цепями полиуретановой смолы, переплетаясь друг с другом в состоянии покоя и образуя стабильную трехмерную сетевую структуру. Эта структура значительно повышает статическую вязкость и предел текучести лакокрасочного покрытия, действуя как «невидимый каркас», который поддерживает вес лакокрасочной пленки и пигментов-наполнителей, препятствуя стеканию под действием силы тяжести и предотвращая образование подтеков в корне. При воздействии сдвиговых сил, возникающих при нанесении краски распылением или кистью, трехмерная сеть быстро разрушается, вязкость краски мгновенно снижается, обеспечивая хорошую текучесть и удобство нанесения; после исчезновения сдвиговых сил сетевая структура быстро восстанавливается, возвращая способность предотвращать стекание. Именно эта особенность — «густая в покое, жидкая в движении» — является основным принципом загущения и трексогенного эффекта, обеспечиваемого газофазным диоксидом кремния.

Рис. 1

Как показано на рис. 1, в контрольном образце без добавления добавок при толщине лакового слоя 50 мкм сразу наблюдается стекание, тогда как после добавления газофазного диоксида кремния толщина, при которой система демонстрирует устойчивость к стеканию, значительно увеличивается, что прямо подтверждает ключевую ценность данного типа загустителей-токсикогенных добавок. Особенно выдающимися являются характеристики продукта Huifu Nano HB-151: стекание возникает только при толщине лакокрасочного слоя 275 мкм, что значительно превышает критическую толщину (125–200 мкм) у многих конкурентных продуктов, представленных на рынке. В основе этого различия в характеристиках лежат технические преимущества HB-151 в области модификации поверхности и контроля размера частиц: оптимизированная для систем красок с высоким содержанием цинка степень гидрофобной модификации позволяет частицам диоксида кремния не только эффективно диспергироваться в полиуретановой системе, но и противостоять адсорбционному воздействию цинкового порошка; сформированная трехмерная сетевая структура является более устойчивой и обладает более высоким пределом текучести, что позволяет сохранять превосходную трексогенную эффективность даже в системах с высоким содержанием наполнителя и обеспечивает краске более широкий диапазон толщин нанесения.
Являясь лидером отечественной отрасли газофазного диоксида кремния, компания «Хубей Хуйфу Наноматериалы» (Hubei Huifu Nanomaterials Co., Ltd.) неизменно сосредоточена на разработке и производстве наноматериалов на основе кремния, создавая дифференцированные продукты с учетом особенностей различных лакокрасочных систем. HB-151 является одним из представительных результатов ее глубокой работы в области высокоэффективных антикоррозионных покрытий. В условиях тенденции к локализации производства и повышению высокотехнологичности высококачественных промышленных лакокрасочных материалов высококачественные функциональные добавки являются не только ключевой опорой для прорыва в характеристиках лакокрасочных материалов, но и фундаментальной гарантией повышения качества промышленной антикоррозионной защиты. Компания «Хуйфу Нано» будет и впредь опираться на технологические инновации, совершенствуя все больше высокоэффективных продуктов на основе газофазного диоксида кремния, чтобы внести весомый вклад нанотехнологий в качественное развитие китайской лакокрасочной отрасли.