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特點?
????利用氯硅烷在氫氧火焰中高溫水解制得的氣相二氧化硅(俗稱氣相法白炭黑)是一種白色、無毒、無味、無定形的無機精細化工產品。通過調整工藝條件,可以生產原生粒徑在7-40納米、比表面積在50-400m2/g之間的氣相二氧化硅產品。由于氣相二氧化硅具有粒徑小、比表面積大、表面活性高的特性,在橡膠、涂料、膠粘劑、油漆、油墨、塑料、化妝品以及農業(yè)、醫(yī)藥等領域有著廣泛的應用,具有良好的補強、增稠、觸變、消光、抗紫外線、殺菌等多種作用。
理化指標??
細度 | 比表面積(BET) | 懸浮液PH值(4%) | 干燥減量(105℃ 件下干燥2h)(m/m%) | 灼燒減量(1000℃灼燒2h,基于105℃干燥2h后產物)(m/m%) | 篩余物(45um) (m/m%) | 填充密度(基于105℃干燥2 h后產物)(g/L) | 二氧化硅含量(基于灼燒后產物)(m/m%) | 碳含量(基于105℃干燥2h后產物)(m/m%) |
CT-617(疏水) | 170 | 5.0-8.0 | ≤0.5 | ≤4.0 | --- | 45 | ≥99.8 | ≤0.2 |
CT-612(疏水) | 115 | 5.0-8.0 | ≤0.5 | ≤2.5 | --- | 45 | ≥99.8 | ≤0.2 |
CT-380 | 380 | 3.7~4.5 | ≤2.5 | ≤0.04 | ≤0.04 | 40-60 | ≥99.0 | ≤0.2 |
CT-200 | 200 | 3.7~4.5 | ≤1.0< | ≤2.5 | ≤0.04 | 40-60 | ≥99.0 | ≤0.2 |
CT-150 | 150 | 3.7-4.5 | ≤1.0 | ≤2.5 | ≤0.04 | 40-60 | ≥99.0 | ≤0.2 |
氣相二氧化硅在高分子工業(yè)中的應用?
?1.橡膠?
????可令其強度*高提高40倍,屈服點模量可提高10倍左右,伸長率、蠕變性能也能得到十分顯著的改善。其補強效果完全達到碳黑的水平又克服了碳黑的黑色污染。?
2.密封膠和膠粘劑?
????可用作增稠劑和觸變劑,增加粘結強度,保證自由流動,具有防止結塊及在固化期間的流掛、塌散、凹陷,保持透明度,補強,抗剪切等作用。?
3.塑料?
????可提高塑料制品的致密性、光潔度和耐磨性能。若通過適當?shù)谋砻娓男裕瑒t可以達到對塑料同時增強增韌的目的。通過特殊的方法,可制得高耐磨、高硬度的聚乙烯復合材料。?
4.觸變性聚酯和膠衣樹脂?
????可使制品厚度加均勻、收縮小,同時減少r樹脂的流淌和滴落,減少樹脂的浪費,保護生產環(huán)境。?
5.原子灰?
????可作為防沉劑,具有很好的防沉效果和**的觸變性。?
6.涂料?
????可提供防結塊、防流掛、乳化性、消光性、懸浮、增稠和觸變等功能。?
7.光纖?
????可保護光纖表面不受水分的侵蝕,提高光纖耐疲勞性能和老化性能。?
8.其他?
????可作為醫(yī)藥工業(yè)的壓片助劑,有效成份載體,高效農藥載體,半導體硅片拋光劑,粉末物質防結塊劑……
??氣相法白炭黑(學名氣相二氧化硅)是利用氯硅烷經氫氧焰高溫水解制得的一種精細、特殊的無定形粉體材料,平均原生粒徑約為7-40納米,聚集體粒徑約為200-300納米,比表面積50~380m2/g,產品純度高,SiO2含量不小于99.8%,是一種多功能的添加劑,廣泛應用于涂料行業(yè),?可起到增稠、觸變、消光、防沉等作用。氣相法白炭黑一般有親水型和疏水型兩種產品,其中疏水型產品是利用親水型產品通過表面化學處理而獲得。
氣相法白炭黑在涂料中的應用
流變助劑
??流變性是涂料的重要性能,它直接影響到涂料的外觀、施工性能及貯存穩(wěn)定性等性能,而不同涂料體系對流變助劑的要求也有差異。對于油性體系而言,大部分流變助劑都是形成氫鍵而起作用,表面未處理的氣相法白炭黑聚集體是含有多個羥基,一是孤立的、未受干擾的自由羥基;二是連生、彼此形成氫鍵的鍵合羥基。
??孤立羥基占氣相法白炭黑表面基團的12~15%,氫鍵鍵合羥基占28~35%。氫鍵鍵合羥基在油性體系中極易形成均勻的三維網狀結構,這種三維網狀結構(氫鍵)受機械影響(剪切力)時會破壞,粘度下降,使涂料恢復良好的流動性;當剪切力消除后,三維結構(氫鍵)會自行恢復,粘度上升。在完全非極性液體中,粘度回復時間只需幾分之一秒,在極性液體中,回復時間較長,取決于氣相法白炭黑的濃度和其分散程度。這一特性賦予油性涂料非常好的貯存性能和施工性能,特別是厚漿型涂料(如船舶漆),既能保證涂料在一定的施工剪切力下有良好的流動性,又能保證涂膜的一次施工厚度。在施工過程中,由于涂層邊緣的溶劑揮發(fā)較快,導致表面張力不均勻,容易使涂料向邊緣移動,二氧化硅網絡能夠有效地阻止涂料的移動而形成厚邊,同時還可防止涂料在固化過程中的流掛現(xiàn)象,使涂層均勻。與此同時,氣相法白炭黑由于能形成氫鍵而提高體系的中低剪切粘度,從而起到增稠作用。因此,氣相法白炭黑在油性體系當中的應用非常廣泛。不過在水性體系中,由于水分子也會與氣相法白炭黑形成氫鍵,大大影響其作用,所以通常會對其表面進行封端處理,并引入氧化鋁等改性,利用配位效應而起流變作用,以避開水的影響。但從目前應用的情況來看,都不是很理想,需要反復搭配實驗,而且使用不當時還會導致體系有肝化的趨勢。
防沉劑
??氣相法白炭黑是一種理想的防沉劑,它形成的氫鍵結構非常均勻穩(wěn)定,而且是三維網狀結構。因此,對于防止涂料體系中顏料的沉淀非常有效。特別是對于色漿體系,適當?shù)奶砑恿繉⒋蟠筇岣呱珴{的穩(wěn)定性,而且能夠減少潤濕分散劑的量,以提高色漿的適用性并減少色漿對涂料體系的影響。氣相法白炭黑的防沉作用對涂料存放非常有利,特別是某些顏料如金屬粉和薄片,都極易沉淀及不能完全懸浮,使用氣相法白炭黑可保證其分散不沉淀,明顯改善涂料的開罐性能。以配方總量計,氣相法白炭黑用量在0.4%至0.8%的范圍內,但特殊情況下,比如富鋅漆,需增加到2%。
助分散劑
??在粉末體系中,當干(低水分含量)粒子小于75μm,粒子之間的作用力導致粉體通常粘結團聚(特別是25μm尺寸以下的粒子),難以實現(xiàn)流態(tài)化,此時可以添加氣相法白炭黑解決這個問題。氣相法白炭黑的小粒徑和高表面能,使其吸附在涂料粉體的表面,并在粉體表面形成一個表層,提高粉料的分散性。要提高助分散劑在粉體顆粒的粘結附著力,*好采用疏水型白炭黑,因為在小微米尺寸范圍內,它們可以使粉體顆粒吸附力*大化,同時由于是疏水性產品,覆蓋在粉體顆粒時可減少水份的吸附,這樣可防止流動時結塊。
在同一涂料系統(tǒng)中,加入氣相法白炭黑可以明顯縮短分散時間,提高生產效率。但值得注意的是,先將白炭黑分散完全效果更好。作為助分散劑的白炭黑添加量不宜太多,一般不超過1%,因為添加量過多會造成體系觸變性能太強,導致分散時邊緣剪切力不夠而呈凍狀,影響分散效率。特殊情況如富鋅漆需要添加2%時,可以同時配搭其它流變助劑一起使用,并利用醇類溶劑調整氣相法白炭黑的流變性能。
消光劑
??氣相法白炭黑折光指數(shù)1.46?,?與成膜樹脂的折光指數(shù)接近,對漆膜顏色沒有影響。在成膜過程中遷移到漆膜表面,能使漆膜表面產生預期粗糙度,明顯地降低其表面光澤,是一種良好的消光劑。消光效果主要取決于產品的三個性能:孔積率,粒徑和表面處理。使用氣相法白炭黑時要注意與漆膜厚度的匹配,在厚膜漆里采用顆粒非常細的氣相法白炭黑,是不能產生適當?shù)拇植诙鹊奈⒓毐砻妫粗缭诒∧て崂锊捎妙w粒粗大氣相法白炭黑,雖然其消光效果非常好,但是漆膜表面的粗糙度將不能為絕大多數(shù)用戶接受。
抗耐磨劑
??氣相法白炭黑采用甲基丙烯硅烷進行表面處理后,可以添加到聚氨酯涂料中,起到耐摩擦的作用。加入5%-15%的氣相法白炭黑,耐摩擦性可提高10%至35%,同時涂料的流變性能和干膜的光學性能都不受負面影響。此時,添加量大的氣相法白炭黑應該認為是活性填料,而不是助劑。
抗耐候劑
??氣相法白炭黑具有一定的紫外光吸收、紅外反射的特性,經分光光度計測試表面,添加了氣相法白炭黑涂膜的UV屏蔽性得到提高,其中對UVA(320-400nm)屏蔽率達到88%;對UVB(290-320nm)屏蔽率達到85%;對UVC(200-290nm)屏蔽仍在70~80%。氣相法二氧化硅使用量為3%時,涂膜的UV屏蔽性*好,人工加速氣候老化和人工輻射暴露老化時間由原來的250小時(粉化1級、變色2級)提高到600小時(無粉化,漆膜無變色,色差值4.8)。
其它作用
??氣相法白炭黑在涂料成膜時能夠聚結成網狀結構,可大大提高涂料涂層的強度及致密性,提高其耐洗刷性、抗劃傷性,提高涂層與基材之間的結合強度。?