塗料中的消光劑是一類能夠改變塗料漆膜表面光學性能的助劑,能夠使漆膜表面形成細微粗糙的表面,光線投射到該表面會産生漫反射現象,從而達到啞光甚至消光的效果。塗層要形成細微粗糙表面需要具備兩個條件:(1)漆膜中存在大量粒徑合适的消光劑顆粒;(2)漆膜幹燥過程中産生适當的體積收縮。同時,塗料用消光劑也需要滿足:(1)折光率盡量接近成膜樹脂的折光率(1.4~1.6);(2)耐磨性、抗劃痕性能良好;(3)在塗料中的分散性和再分散性能良好。
消光效果
常用的消光劑分為有機和無機兩類,有機消光劑多為熱固性高分子聚合物,無機消光劑主要是二氧化矽類消光劑。除此之外還有蠟消光劑、蠟改性二氧化矽消光劑等。無定形二氧化矽的折射率為1.46,與塗料工業領域裡常用的大部分樹脂的折射率接近,用于塗料漆膜中具有良好的光學性能,因此成為高檔塗料消光劑的首選材料。用于消光劑的二氧化矽合成方法有:(1)氣相法;(2)沉澱法;(3)凝膠法。
一、氣相法二氧化矽消光劑
氣相二氧化矽是由矽的鹵化物在氫氧火焰中高溫水解、燃燒過程中形成的二氧化矽原生粒子互相碰撞形成二次粒子并成鍊而生成的表面帶有羟基和吸附水的超微粉末,具有比表面積大、化學純度高、分散性好等特點。常見的氣相二氧化矽制備方法有兩種,其反應原理如方程式(1)、(2)所示:
二、沉澱法二氧化矽消光劑
沉澱法二氧化矽是由矽酸鈉與酸反應生成,反應後的沉澱水合物經過洗滌、壓濾、幹燥等過程後形成産品。沉澱法二氧化矽具有吸油值高、工藝條件簡單、成本較低的優點,但是存在比表面積小、孔容小、孔徑分布寬的問題,其反應原理如方程式(3)所示:
三、凝膠法二氧化矽消光劑
二氧化矽氣凝膠的制備原理與沉澱法二氧化矽相似,其制備過程通常包含溶膠-凝膠和幹燥兩個過程,在溶膠-凝膠過程中前驅體(矽醇鹽、水玻璃等)通過水解與縮聚反應生成具有微細多孔網絡結構的凝膠,然後通過合适的幹燥工藝(超臨界、冷凍、常壓)可以在保持凝膠原有結構的前提下取出内部大量液體,從而制得二氧化矽氣凝膠。該産品具有比表面積大、孔容大、粒徑分布窄等優點,但其吸油值偏低,制備工藝相對複雜,且制備成本較高。
目前國内二氧化矽消光劑市場需求處于逐年上升的趨勢,但國内産品主要集中在中低端領域。國内高端領域産品雖然在孔容、吸油值、平均粒徑等指标上已經達到國際高端水平,但在微孔結構控制上還存在明顯差距,存在粒徑分布較寬、表面改性技術差距較大、産品穩定性較低等問題,二氧化矽消光劑高端産品仍處于依賴國外進口的困境。
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