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摘要 介绍了气相二氧化硅国内外生产情况，根据气相二氧化硅在涂料方面的应用特点及主要技术关键分析，提出了建议。关键词 气相二氧化硅、涂料、应用。　　 气相二氧化硅（俗称气相法白碳黑）是利用氯硅烷经氢氧焰高温水解制得的一种精细、特殊的无定形粉体材料，其产品纯度高。平均平均原生粒径约为7-40NM，比表面积50-380平米每克，二氧化硅含量不高于99.8%.它是一种多功能添加剂,广泛用于涂料中,可起到增稠,触变,消光等作用.气相二氧化硅一般有亲水型和疏水型两种产品,其中,后者是利用前者通过表面化学处理而获得.　1 气相二氧化硅国内外生产现状.　 气相二氧化硅在国内外已有60多年的生产历史.2000年全球气相二氧化硅产量已达15万吨每年,生产厂家首推德国DEGUA公司,产量达6万吨每年,占世界二氧化硅总产量的五分之二左右,其次为美国CABOT,德国WACKER,日本TOKYAMA.等公司,气相二氧化硅的生产高度集中,主要有以上几家公司控制着全球市场,而切技术控制的非常严密.　1941年德国DEGUA 公司发明气相二氧化硅制备技术时,是采用四氯化硅为原材料,随着全球有机硅的单体工业的发展,副产物甲基三氯硅烷和高低沸物成为束缚有机硅单体工业发展的瓶颈,为此,生产商使用有机硅副产物作为制备气相二氧化硅的主体原材料,而生产气相二氧化硅的副产物盐酸,则返回有机硅厂用于有机的合成,形成一个资源循环利用,相互促进发展的良性循环.　 我国从20世纪60年代开始小规模生产气相二氧化硅.目前国内仅有沈阳化工股份有限公司,上海氯碱化工股份有限公司和广州吉必时科技事业有限公司3家公司生产气相二氧化硅,其中沈阳化工股份有限公司的生产能力为800吨每年,上海氯碱化工股份有限公司为100吨每年左右,它们所用原料均为四氯化硅.广州吉必时科技实业有限公司在国内首次实现利用有机硅副产物甲基三氯硅烷生产气相二氧化硅,目前的生产能力为500吨每年,在今后5年内将达到5000t/a,其中疏水型产品的生产能力为500t/a.目前国内气相二氧化硅还远远不能满足市场需求,大部分要依赖进口,尤其是疏水型产品.国内产品的质量与国外相比,差距较大,产品性能不稳定,牌号少.为此,气相二氧化硅被列入1999年颁布的<<当前优先发展的高技术产业化重点领域指南>>和2000年国务院批准发布的<<当前国家重点鼓励发展的产业,产品和技术目录>>. 　 2气相二氧化硅的涂料中的应用 　 2.1流变助剂 　　　 流变性是涂料的重要性能,它直接影响到涂料的外观,施工性能及储存稳定性等性能,而不同涂料体系对流变助剂的要求也有差异.对于油性体系而言,大部分流变助剂都是形成氢键而起作用的.表面未处理的气相二氧化硅聚集体含有多个　,其中,一是孤立的,未受干扰的自由　二是连生的,彼此形成氢键的键合　氢键键合　在油性体系中,极易形成三维的网状结构,这种结构受机械力影响时会破坏,使粘度下降,涂料恢复良好的流动性;当剪切力消除后,三维结构会自行恢复,粘度上升.在完全非极性液体中,粘度恢复时间只需几分之一秒;在极性液体中,回复时间较长,这取决于气相二氧化硅的浓度及其分散程度,这一特性赋予油性涂料非常好的储存和施工性能,特别是厚浆形涂料,既能保证涂料在一定的施工剪切力下有良好的流动性,又能保证涂膜的一次施工厚度,通常,在施工过程中,由于涂层边缘的溶剂挥发较快,导致表面张力不均匀,容易使涂料向边缘移动,而二氧化硅网络能够有效的阻止涂料的移动而形成厚边,同时还防止涂料在固化过程中的流挂现象,使涂层均匀.同时,气相二氧化硅由于能形成氢键而提高体系中的中低剪切粘度,从而起到增稠作用.因此,气相二氧化硅在油性体系中的应用非常广泛.不过,在水性体系中,由于水分子会与气相二氧化硅形成氢键,大大影响其作用,所以通常会对其表面进行封端处理,并引入氧化铝等改性,利用配位效应而引起流变作用,以避开水的影响.但从目前应用的情况来看,都不是很理想,需要反复搭配实验,而且使用不当时,还会导致体系有劣化的趋势. 　 气相二氧化硅应用在船舶双组分富锌底漆的典型配方: 　　　　　　　　　　　　　 组分一 　　　　　基料　　　　　　　　　　　　　　 含量/% 　　　　　二甲苯　　　　　　　　　　　　　　8.5 　　　　　环氧树脂　　　　　　　　　　　　　8.0 　　　　　白碳黑　　　　　　　　　　　　　　0.5 　　　　　膨润土　　　　　　　　　　　　　　1.0 　　　　　锌粉　　　　　　　　　　　　　　　76.5 　　　　　分散剂　　　　　　　　　　　　　　 0.1 　　　　　吸水剂　　　　　　　　　　　　　　 0.5 　　　　　丙二醇甲基乙醚　　　　　　　　　　　5.0 　　　　　合计　　　　　　　　　　　　　　　 100 　　　　　　　　　　　　 组分二 　　　　　固化剂　　　　　　　　　　　　　　　含量/% 　　　　　二甲苯　　　　　　　　　　　　　　　 44.8 　　　　　环氧树脂　　　　　　　　　　　　　　 21.0　　　 　　　　　二亚乙基三胺　　　　　　　　　　　　　4.2 　　　　　丙二醇甲基乙醚　　　　　　　　　　　　 30 　　　　　 合计　　　　　　　　　　　　　　　　 100 　　2.2防沉剂 　　　 气相二氧化硅是一种理想的防沉剂,对于防止涂料体系中颜料的沉淀非常有效,特别是对于色浆的体系,适当的添加量将大大提高色浆的稳定性,而且能够减少润湿分散剂的量,以提高色浆的适用性,并减少色浆对涂料体系的影响,气相二氧化硅的防沉作用对涂料存放非常有利,特别是某些颜料,如金属粉和薄片,都极易沉淀且不能完全悬浮,使用气相二氧化硅可保证其分散不沉淀.以配方总量计,二氧化硅用量在0.4%-0.8%的范围内,但特殊情况下,比如富锌漆,需增加到2%. 　　2.3助剂分散 　　　 在粉末涂料体系中,由于气相二氧化硅的小粒径和高表面能,它们可以吸附在涂料粉体的表面,并在粉体表面形成一个表层,提高粉料得分散性,故可作为分散剂使用.在同一涂料系统中,加入气相二氧化硅可明显缩短分散时间,提高生产效率.单值得注意的是,先将气相二氧化硅分散完全效果更好,其添加量不宜太多,一般不超过1%.因为添加量过多会导致体系触变性能较强,导致分散时边缘分散剪切力不够,而呈冻状,影响分散效率,特殊情况如富锌漆需要添加2%时可以同时搭配其他流变主机助剂一起使用,并利用醇类溶剂调整气相二氧化硅的流变性能. 　　粉末涂料的典型配方: 　　　　　　　 组分　　　　　　　　　 含量/% 　　　　　　 丙烯酸树脂　　　　　　　　 68.5 　　　　　　　环氧树脂　　　　　　　　　20.0 　　　　　　 十二烯酸(固化剂)　　　　　　9.0 　　　　　　　酞白粉　　　　　　　　　　 2.0 　　　　　　 气相二氧化硅　　　　　　　　0.5 　　　　　　　 合计　　　　　　　　　　　100 　 2.4消光剂 　　　气相二氧化硅折光指数1.46,与成膜树脂的折光指数接近,对漆膜颜色没有影响.成膜过程中其迁移到漆膜表面,能使表面产生预期粗糙度,明显的降低表面光泽,是一种良好的消光剂,使用气相二氧化硅是要注意与漆膜厚度的匹配.在厚膜漆里,采用颗粒非常细的气相二氧化硅,涂膜表面不能产生适当的粗糙度;反之,如在薄膜漆里采用颗粒粗大的气相二氧化硅,虽然其消光效果非常好,但是漆膜表面的粗糙度将不能为绝大多数用户接受,一般来说,气相二氧化硅粒度约为3-7　，适合于干膜厚度为15-40　的涂料体系。用气相二氧化硅配漆，除了配成浆状物后加到漆里分散外，还可以直接调配到漆中。通常在容器内，以线速度20m/s（约1000r/min）的搅拌叶轮分散10-15min就可达到充分的分散。 　 2.5抗耐磨剂 　　　 气相二氧化硅采用甲基丙烯硅烷进行表面处理后，添加到聚胺酯涂料中，可以起到耐摩擦的作用。加5%-15%的气相二氧化硅，耐摩擦性可提高10%-35%，同时涂料的流变性能和干膜的光学性能都不受负面影响。 　 2.6其他作用 　　　 气相二氧化硅还可以提高涂料的耐侯性、抗划伤性，提高涂层与基材之间的结合强度，同时，气相二氧化硅具有极强的紫外线吸收、红外光反射特性，填加在涂料中能提高涂料的抗老化性能。 3气相二氧化硅在涂料中应用的主要技术关键 　　3.1分散 　　　　气相二氧化硅比表面积大，表面能高，非常容易团聚，在应用过程中必须适当分散，才能取得最好的效果，在涂料生产过程中，气相二氧化硅的表面处理、添加方式、分散设备的选择等，都会影响气相二氧化硅在涂料中得分散状态。假若分散不足，三维网状结构便不能充分形成，而分散过度又只能形成小部分网络。与其它增稠剂类似，分散时浆料的配比直接决定其分散效率，只有合适的配比才能分散完全，添加次序对分散效率也有影响，一般情况下，最好先将气相二氧化硅分散成预浆，然后在投入粉料分散完全。如果将气相二氧化硅和粉料一起投料并分散，将降低分散效率，直接影响白碳黑的增稠及防沉效果。 　 3.2稳定性 　　　　 气相二氧化硅分散状态的稳定性，对涂料性能有很大影响。一方面要防止气相二氧化硅团聚、絮凝，另一方面要保持气相二氧化硅在涂料中的特殊性能，这是业内人士正在研究的课题之一。 　 3.3配比及体系性质 　　　　 气相二氧化硅作为助剂添加到涂料中，应有最佳的添加量。如添加量不足，起不到预期的效应；但添加量过多，不但浪费，而且还可能使涂料产品质量下降。要充分发挥气相二氧化硅的功能，必须对涂料配方充分了解，分析哪些原料会妨碍。