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二氧化硅消光粉的性能



二氧化硅消光剂的孔隙体积、平均粒径和表面处理, 是合成二氧化硅消光剂的三个重要参数, 决定其消光性能和其他性质。
 
1、平均粒径:
对于一个由大小和形状不相同的粒子组成的实际粒子群,与一个由均一的球形粒子组成的假想粒子群相比,如果两者的粒径全长相同,则称此球形粒子的直径为实际粒子群的平均粒径。
 
平均粒径与透明性的关系:
平均粒径越大,透明性变差。这是因为,透明性是指物体透过可见光并散射较少的性质粉料的最佳粒径一般应为光线在空气中波长的1/2,即0.2~0.4μm之间。大于此值,粉料的总表面积减少光线的总散射能力降低;小于此值,粉料将失去对光线的散射能力。粉料通常是不同粒径的混合体,粒径在 0.01~50 μm之间在体系中,消光粉的粒径越小,散射可见光越少,大量入射光线因发生绕射而透过消光粉,因此体系的透明性越好。但平均粒径太小,发挥消光作用的粒子就越少,起不到应有的消光作用。当平均粒径与涂膜的厚度协调的情况下,平均粒径越大,消光粉的消光效果越好。因此在选择消光粉时要同时考虑消光、透明与涂膜厚度的因素,通过做对比试验选择最符合要求的消光粉。
 
平均粒径与防沉性的关系:
在相同的体系中,放置相同的时间,平均粒径大的体系,粉体下沉的速率快且容易形成硬沉淀。粒径的平方与沉降速率成正比,因此,平均粒径越大,沉降速率越快,平均粒径越小,沉降速度就越慢。
 
平均粒径与消光性的关系:
一般来讲, 平均粒径越小,涂料透明性越好, 使涂层的表面手感较好,但消光效率差; 平均粒径越大,涂料消光效果越好, 但同时也使涂层表面较粗糙。 现在, 普遍使用的消光剂的粒径从 2 Lm 到 8 Lm 不等,在选用消光粉的过程中,要通过系列的对比试验,使消光、透明性能都较好地满足实际使用要求。 另外平均粒径分布越小,会增加体系的黏度,沉降速率也会降低,在选用消光粉时最好同时考虑消光性和沉降性的因素。
 
2、孔隙率:
孔隙率(Porosity)指材料内部孔隙体积占其总体积的百分率。

消光粉孔隙率对涂料的影响:
消光粉的孔隙率对涂料的影响,消光粉一般象小海绵一样,内部有许多孔隙。较高孔隙率的颗粒较轻,因而单位质量下的颗粒就较多,正因为这些颗粒产生了涂料消光所需要的微粗糙度。在相同粒径的情况下,消光粉孔隙率越高能够得到很高的消光效率;反之,相同粒径下,消光粉的孔隙率越低,消光效果相对较弱。
 

3、消光粉表面处理
针对不同的涂料体系,有时要对消光粉进行表面处理,一般都是用有机蜡对消光粉进行      特殊处理,经过处理过的消光粉和未经处理的消光粉对涂料体系的影响也不相同。
未处理的消光粉,吸油量大,触变性大,不易分层沉降,但是容易产生硬沉淀,透明性和消光性要好于相当的蜡处理消光粉。
 
经过有机蜡处理的消光粉,吸油量小,易分层沉降,但它是软沉淀,而且有机物处理的消光粉比未经处理的消光粉的消光效率要低一些。
 
经过表面处理的二氧化硅的pH可有不同, 适用范围也不同。 例如,低pH 的二氧化硅在酸催化涂料中有效, 而pH为中性的二氧化硅则适用于pH为8-9的水性涂料。
 
 
4、消光粉的吸油值与比表面积的关系
消光粉的最大作用之一是消光,但是消光粉的加入亦能改变产品体系的某些性能,比如体系粘度,粘度与吸油值息息相关。
 
首先,先了解下,吸油值的定义。吸油值是表示颜料粉末与载色体相互关系的一种物理数值。它不仅说明了颜料与载色体之间的混合比例、湿润程度、分散性能,而且也关系到涂料的配方和成膜后的各种性能。吸油量与颜料颗粒的大小、形状、分散与凝聚程度、比表面积以及颜料的表面性质有关。
 
在水性木器漆、水性皮革漆及其他水性涂料油墨中,普通二氧化硅的吸油量较大,增稠严重,不利于施工及涂膜流平性,而有机消光粉吸油量低,效果良好。消光粉的比表面积和吸油值的关系是,比表面积越大,吸油值越大;比表面积越小,吸油值越小,两者呈正向关系,所以,涂料生产厂家选择消光粉时,除了消光指标外,可根据产品的粘度要求选择合适的吸油值消光粉。


小结

1、 消光性:
此性能为消光粉在涂料中所起的最主要的作用,这也是我们在选择时会重点考虑的性能。
消光性标准测试方法:在同样体系中添加同样量的消光粉,制备成涂料后再制作同样厚度的漆膜。

2、透明性:
在高效消光效率的基础上,不影响漆膜的透明性是非常重要的性能,微米级的二氧化硅折射率约为1.46,涂料用树脂的折射率为1.4-1.5接近,因而透明性好。
透明性标准测试方法:目前大部分木器涂料(包括皮革)都是做在相应的底材上,所以测试时应该在相应的颜色较深的底材上制备漆膜(必要时重涂多次)用肉眼进行分辨。这里不建议用刮玻璃板的方法测试。

3、分散性:
消光粉的重要性能之一。消光粉像小海绵一样,有许多孔隙,长时间高速分散或者研磨会使粒径变小,且破坏海绵状结构,形成光滑的切面,导致消光效果受影响。一般所有消光粉的粒径都在2-15um以内,不会对表面产生影响。需要注意的是粒径粗的分散细度会偏高,从而影响手感,但不会影响其表面的均匀程度。消光粉分散细度和漆膜厚度是两个层面上的概念。分散细度是一个标准,而不是说消光粉分散后粒子的直径和分散细度相同。

4、 防沉性:
和粒径大小以及表面是否处理有很大关系,表面经蜡处理的消光粉粒子不易形成硬沉淀。

5、 触变性:
良好的消光粉不能对体系有过强的增稠作用,否则会导致体系触变性过强。如需制作消光浆可推荐吸油量较小的消光粉,因为消光浆所用消光粉量较大,触变性过强则不利于使用!

6、化学惰性:
消光粉二氧化硅化学惰性较高,不会与水,各类有机溶剂反应,因此适合涂料消光使用。
综上所述,可参考以上消光粉性能因素选择优质涂料消光粉。



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