涂料文集
纳米胶体硅分散体在水性木器漆中的应用
蒋吉力 P . H . J . Greenwood
( 阿克苏诺贝尔集团依卡化学品公司工业特殊品事业部,上海 200065)
摘 要:简介了纳米胶体硅产品的种类、特性及影响因素,例举了其在水性木器漆中的应用。
关键词:胶体硅;水性涂料;木器漆;应用
1 纳米胶体硅简介
纳米胶体硅是一种含有一定浓度的纳米级无特定二氧化硅的水溶胶分散体,一般呈透明、半透明或微乳液体,分子化学式可表示为 mSiO2 · nH2O 。由于纳米胶体硅是无机二氧化硅的水溶胶,故其为一种无毒、无臭的环保性产品,其示意图如图 1 所示。
图 1 纳米胶体硅示意图
由于纳米硅的种类较多,根据化学成分可分为 改性钠型、铵型和超纯等类型纳米硅;根据 pH 值的不同,可分为酸性、中性和碱性等类型纳米硅;根据带电电荷的不同,可分为阴离子型、阳离子型和去离 子型等。
纳米胶体硅在分散胶体中的二氧化硅颗粒一 般为 (5 ~ 150)nm ,比表面积为 (20 ~ 800)m2 / g ,对于 不同类型的纳米硅,其酸碱性也不一样,其 pH 值 可以为 2 ~ 4 或 9 ~ 11 。另外,纳米硅的粘度比较 小,一般小于 5 mPa · s ,特别情况下,粘度可能介于 1 ~ 15 mPa · s 。常用的纳米胶体硅见表 1 。
表 1 常用的纳米胶体硅产品
此外,纳米胶体硅与其它类型的硅石有着很大的区别。最主要的不同是,其它形态的硅石为固态粉末状,而纳米胶体硅呈液态。此外,它还具有较宽范围的表面积,颗粒大小保持均一性 ( 表 2) 。
表 2 硅石的类型
2 影响因素
纳米胶体硅的稳定性可以以几种不同的方式来 定义。其中,对稳定性而言,最主要的考虑因素为颗粒的增长和聚集。其次为 pH 、离子强度、二氧化硅含量和储存温度。
鉴于众所周知的 Ostwald( 奥斯特瓦尔德 )ripen ing 效应,在颗粒小于 10 nm 的纳米胶体硅体系中,容易出现颗粒增长,从而造成比表面积的降低。由于聚集现象的存在,纳米胶体硅的稳定性主要由颗 粒的表面电荷和表面积所决定。在相同条件下,大颗粒比小颗粒稳定。对较大的颗粒 ( 大于 100 nm) 而 言,在较低粘度情况下容易出现沉淀物。实际上,胶体聚集的状况可以通过测量溶液的粘度来评估。胶态越好,粘度越高。
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