Применение диоксида кремния в покрытиях в основном направлено на улучшение адгезии, атмосферостойкости, противоосадочных свойств и усиление тиксотропии. Он подходит для архитектурных покрытий, покрытий на водной основе и акриловых красок.
I. Совместимость типов диоксида кремния с системами покрытий.
1. Дымчатый диоксид кремния
Области применения: УФ-отверждаемые покрытия (например, УФ-покрытия для древесины, УФ-покрытия для пластика), промышленные толстопленочные покрытия и порошковые покрытия.
Преимущества в эксплуатационных характеристиках: Сильная тиксотропия, превосходные свойства, препятствующие провисанию и оседанию.
Влияние на стоимость: Несмотря на высокую цену за единицу продукции, необходимая дозировка невелика (0,5%–3%), что позволяет контролировать общие затраты.
2. Осажденный диоксид кремния
Области применения: архитектурные покрытия, промышленные покрытия среднего и низкого ценового сегмента.
Преимущества в плане эксплуатационных характеристик: более низкая стоимость, хотя требуется более высокая дозировка (3–10%); лучший матирующий эффект по сравнению с осажденным диоксидом кремния.
Ограничения: Широкое распределение частиц по размерам, низкая точность контроля реологических свойств.
3. Кремнеземный аэрогель
Специальные области применения: огнезащитные покрытия, защитные покрытия для высокотемпературного оборудования.
Проблема стоимости: сложный процесс приготовления; стоимость достигает десятков тысяч юаней/кг, поэтому используется только в отраслях с высокой добавленной стоимостью.
II. Улучшение эксплуатационных характеристик покрытий
1. Реологические свойства и оптимизация характеристик применения.
Дисперсный диоксид кремния образует трехмерную сетевую структуру за счет поверхностных гидроксильных групп, придавая покрытию тиксотропные свойства: под действием сдвиговых сил вязкость уменьшается, облегчая нанесение; в статическом состоянии вязкость восстанавливается, предотвращая провисание и образование налета по краям. Осажденный диоксид кремния повышает стабильность покрытия, предотвращает оседание пигмента и продлевает срок хранения.
2. Предотвращение слеживания и улучшенная диспергируемость.
Сверхтонкий диоксид кремния в качестве внешней добавки адсорбируется на поверхности порошковых покрытий, создавая «эффект шарикоподшипника», что улучшает текучесть и устойчивость к комкованию. Высокая поверхностная энергия осажденного диоксида кремния сокращает время диспергирования и улучшает однородность пигмента.
3. Функциональное улучшение
Матирующий эффект: микрочастицы диоксида кремния уменьшают блеск за счет рассеянного отражения, обеспечивая матовую или полуматовую поверхность.
Механические свойства: Улучшает твердость покрытия, износостойкость и устойчивость к атмосферным воздействиям, продлевая срок его службы.
Оптические свойства: Усиливает рассеяние УФ-излучения, обеспечивая устойчивость к старению при сохранении прозрачности.
4. Специальные сценарии применения
Толстопленочные покрытия (например, морские краски): Толщина пленки обеспечивается за счет тиксотропии осажденного диоксида кремния.
Напольные покрытия: улучшают выравнивание поверхности и устойчивость к царапинам.
Выбор типа: Различные типы диоксида кремния (пиролитический/осажденный) следует выбирать в зависимости от требований к покрытию — например, пирогенный диоксид кремния обеспечивает точный контроль реологии, тогда как осажденный диоксид кремния предлагает лучший баланс стоимости и эффективности при нанесении матового покрытия.
III. Рекомендации по балансу между стоимостью и производительностью
Для высококачественных покрытий (например, автомобильных, УФ-покрытий): несмотря на высокую себестоимость единицы продукции, предпочтение отдается осажденному диоксиду кремния, поскольку он значительно повышает эксплуатационные характеристики (например, вдвое увеличивает износостойкость).
Для покрытий среднего и низкого ценового сегмента (например, архитектурных покрытий): осажденный диоксид кремния обеспечивает лучшее соотношение цены и качества, а совместимость может быть улучшена за счет модификации поверхности.
Особые функциональные требования (огнестойкость/теплоизоляция): Кремнеземный аэрогель незаменим, но требует всесторонней оценки экономической эффективности.
Заключение: В лакокрасочной промышленности диоксид кремния косвенно снижает общие затраты за счет повышения эксплуатационных характеристик. Однако необходимо найти баланс между ценой сырья и инвестициями в технологический процесс. В высокотехнологичных областях применения, как правило, используется осажденный диоксид кремния, в то время как на рынках среднего и низкого ценового сегмента предпочтение отдается осажденному диоксиду кремния из-за большей экономической эффективности.
Дата публикации: 24 сентября 2025 г.