диоксид кремния в газообразном состоянии Предотвращение стекания в эпоксидных красках с высоким содержанием цинка 

В сфере высокоэффективных антикоррозионных покрытий эпоксидные краски с высоким содержанием цинка, благодаря своему эффекту катодной защиты и превосходной адгезии, всегда играли роль «хранителей» стальных конструкций. Будь то стальной каркас морского моста или опоры морской платформы, эпоксидная грунтовка с высоким содержанием цинка является ключевым выбором для первой линии защиты. Однако при практическом нанесении, когда краска наносится на вертикальные поверхности или сложные фасады, вызванное силой тяжести явление «стекания» часто становится головной болью — лакокрасочная пленка, еще не высохшая, провисает под собственным весом, образуя неравномерные дефекты в виде слез, что не только ухудшает эстетический вид, но и снижает равномерность защиты. Как придать краске хорошие антистекающие свойства, не жертвуя при этом саморазливностью? Гидрофобный газофазный диоксид кремния предлагает изящное решение. Разработанный компанией Hubei HIFULL Nanomaterials Co., Ltd. гидрофобный газофазный диоксид кремния HIFULL® с его передовыми на международном рынке характеристиками открывает новые возможности для высококачественных красок.
Газофазный диоксид кремния представляет собой наноразмерный аморфный диоксид кремния, получаемый в результате высокотемпературной гидролизной конденсации галогенидов кремния в пламени водорода и кислорода, с чистотой до 99,8 % и выше. Размер первичных частиц составляет всего 7–40 нм, удельная поверхность достигает 30–450 м²/г, а поверхность богата гидроксильными группами кремния (Si-OH). Гидрофобный газофазный диоксид кремния получают на основе гидрофильного материала путем химической обработки (например, с использованием модификаторов, таких как диметилдихлорсилан), при которой часть гидроксильных групп кремния заменяется гидрофобными группами, что позволяет не только сохранить преимущества высокой удельной поверхности, но и обеспечить превосходную совместимость с системами органических смол и стабильность дисперсии. Как национальное предприятие, входящее в список «малых гигантов» в сфере специализированных, высокотехнологичных и инновационных продуктов, компания HuiFu Nano более 20 лет занимается разработкой наноматериалов, полученных методом газофазного осаждения, возглавила разработку 3 международных стандартов и владеет 52 ключевыми патентами. Серия гидрофобных продуктов HIFULL® включает в себя такие марки, как HB-139, HB-151, HB-612, HB-615 и HB-620, что позволяет точно удовлетворить требования по предотвращению стекания в различных системах лакокрасочных покрытий.
Чтобы проверить способность гидрофобного пирогенного диоксида кремния улучшать антистекающие свойства эпоксидной краски с высоким содержанием цинка, технические специалисты компании Huifu Nano разработали серию наглядных сравнительных экспериментов: в рамках одной и той же базовой рецептуры эпоксидной краски с высоким содержанием цинка в контрольный образец не добавляли никаких антистекающих добавок, а в экспериментальный образец добавили 1,8 % гидрофобного пирогенного диоксида кремния. Сначала с помощью устройства для измерения стекания на стандартные жестяные пластины наносили слои краски различной толщины: 50 мкм, 75 мкм, 100 мкм, 125 мкм, 150 мкм, 175 мкм, 200 мкм, 225 мкм, 250 мкм и вплоть до 275 мкм. Эта серия градиентов толщины охватывает диапазон толщины однослойного покрытия, который может встречаться при обычной нанесении, и позволяет четко охарактеризовать пределы сопротивления стеканию краски при различной толщине пленки.

Рис. 1

Как показано на рисунке 1, когда две испытательные пластины расположены горизонтально, разница в состоянии поверхности лаковых пленок на контрольном и испытуемом образцах практически незаметна: обе поверхности ровные, гладкие и обладают одинаковой растекаемостью. Однако, как показано на рисунке 2, когда мы одновременно устанавливаем обе испытательные пластины в вертикальное положение, позволяя влажной пленке естественным образом растекаться под действием собственной силы тяжести, разница становится сразу заметной.

Рис. 2

В вертикальном положении, по мере увеличения толщины пленки, сила тяжести превышает предел текучести внутри лакокрасочной пленки; при толщине пленки 100 мкм и более в лакокрасочной пленке начинают появляться неравномерное утолщение нижнего края, локальные провисания и даже полосы стекания в виде «слезных капель». При толщине более 175 мкм явление стекания становится еще более серьезным, что приводит к нарушению целостности лакокрасочного покрытия. В то же время на образцах, в состав которых было добавлено 1,8% гидрофобного газофазного диоксида кремния HIFULL®, при каждом градиенте толщины от 50 мкм до 275 мкм лакокрасочное покрытие сохраняло четкие, ровные края и гладкую поверхность, и никаких следов стекания не наблюдалось. Даже даже при толщине пленки 275 мкм, что значительно превышает стандартную толщину нанесения, экспериментальный образец оставался «непоколебимым». Этот результат полностью подтверждает превосходную устойчивость к стеканию продуктов HIFULL® при экстремальной толщине пленки.
В жидкой краске гидроксильные группы на поверхности газофазного диоксида кремния образуют водородные связи с полярными группами молекул эпоксидной смолы, а между диспергированными частицами диоксида кремния также возникают водородные связи, что приводит к формированию обратимой трехмерной сетевой структуры. Когда краска находится в состоянии покоя (например, при горизонтальном размещении или хранении), эта сеть сохраняет высокую вязкость; при воздействии высоких сдвиговых сил (например, при нанесении кистью или распылением) сеть быстро разрушается, вязкость снижается, что облегчает нанесение; как только сдвиговые силы исчезают, трехмерная сетевая структура быстро восстанавливается, придавая лакокрасочной пленке достаточно высокую предел текучести, благодаря чему пленка «удерживается» и не стекает.
Крошечные нанопорошки незаметно изменяют свойства лакокрасочного покрытия. Гидрофобный газофазный диоксид кремния HIFULL® наделяет эпоксидные краски с высоким содержанием цинка способностью легко справляться со сложными условиями нанесения, это не только оптимизация одного слоя покрытия, но и символ подъема китайских национальных предприятий в области передовых материалов, разрушение иностранного технологического монополия, доминирование в разработке международных стандартов, вывод «китайского интеллектуального производства» газофазного диоксида кремния на мировую арену. На невидимом микроуровне компания Huifu Nano доказывает миру реальную мощь китайских наноматериалов.