استكشاف ومقارنة السيليكا المدخنة المحبة للماء والكارهة للماء في الطلاءات البلاستيكية فوق البنفسجية

خصائص HL-200 والتطبيقات الوظيفية

HB-151 الخصائص والتطبيقات الوظيفية

السيليكا المدخنة هي سيليكا غير متبلورة تُنتج عن طريق التحلل المائي لمركبات الكلوروسيلان المتطايرة في لهب الهيدروجين والأكسجين. تتكون من جزيئات أولية نانوية الحجم، يتراوح حجمها عادةً بين 7 و40 نانومترًا . ينتج عن بنيتها المتجمعة والمتكتلة مساحة سطحية نوعية عالية جدًا، تتراوح عمومًا بين 50 و450 مترًا مربعًا ^لكل غرام . تمنح هذه البنية المجهرية الفريدة السيليكا المدخنة مجموعة من الخصائص المميزة ، مثل النقاء العالي، ومساحة السطح النوعية العالية، والتفاعل العالي، وقابلية التشتت الجيدة، والقدرة الكبيرة على التأثير في الخصائص الريولوجية للنظام.

تحتفظ السيليكا المدخنة المحبة للماء بعدد كبير من مجموعات السيلانول على سطحها، مما يجعلها محبة للماء، وقادرة على التبلل والانتشار في الماء. ضمن نظام الطلاء البلاستيكي المقاوم للأشعة فوق البنفسجية، تُشكّل مجموعات السيلانول على السطح شبكة ترابط فيزيائية من خلال تفاعلات مثل الروابط الهيدروجينية، مما يؤثر على لزوجة الطلاء وخواصه الانسيابية.

يُنتج السيليكا المدخن الكاره للماء عن طريق تعديل سطح السيليكا المدخن المحب للماء، باستخدام عوامل مثل سداسي ميثيل ثنائي سيلازان (HMDS) أو ثنائي ميثيل ثنائي كلورو سيلان (DDS). بعد التعديل، تتفاعل مجموعات السيلانول السطحية أو تُحجب، مما يُكسبها خاصية كارهة للماء. في الطلاءات البلاستيكية المقاومة للأشعة فوق البنفسجية، يُمكن أن يؤثر السيليكا المدخن الكاره للماء على خواص انسياب الطلاء ليس فقط من خلال الروابط الهيدروجينية الناتجة عن مجموعات السيلانول المتبقية، بل أيضًا من خلال تشابك جزيئات عامل المعالجة.

ما هي التأثيرات المحددة التي تخلفها السيليكا المدخنة المحبة للماء على اللزوجة والثيكوتروبي لطلاءات البلاستيك فوق البنفسجية؟

يزيد دمج السيليكا المتبخرة المحبة للماء من لزوجة طلاءات البلاستيك فوق البنفسجية بفعالية. تتشكل روابط هيدروجينية بين مجموعات السيلانول السطحية، مما يُشكل بنية شبكية ثلاثية الأبعاد تعيق التدفق الحر للجزيئات داخل الطلاء، ويتجلى ذلك جليًا في زيادة اللزوجة. عند تعرضها لقوى خارجية (مثل القص أثناء التنظيف بالفرشاة أو الرش)، تتفكك هذه الشبكة الهيدروجينية جزئيًا، مما يؤدي إلى انخفاض اللزوجة ويسمح بتطبيق الطلاء بسلاسة.

بمجرد زوال القوة الخارجية، تتشكل شبكة الرابطة الهيدروجينية تدريجيًا، وتستعيد اللزوجة. هذا يوفر سلوكًا ثيكسوتروبيًا ممتازًا، يمنع الترهل أثناء الاستخدام بفعالية، ويحسن استقرار الطلاء عند التخزين، ويساعد على منع ترسب الجسيمات الصلبة مثل الأصباغ.

باستخدام السيليكا المدخنة المحبة للماء HIFULL® ^HL -200 كمثال، في تطبيقات الطلاء البلاستيكي المقاوم للأشعة فوق البنفسجية، عند إضافة 0.5%، لم يطرأ تغيير يُذكر على لزوجة ومعامل الانسيابية للطلاء. مع ذلك، عند زيادة نسبة الإضافة من 0.5% إلى 2% ، ارتفعت اللزوجة عند معدل القص المنخفض من 400 باسكال.ثانية إلى 3100 باسكال.ثانية ، أي بزيادة ملحوظة قدرها 675%.

عند معدل قص عالٍ، ترتفع اللزوجة أيضًا من 420 باسكال.ثانية إلى 1100 باسكال.ثانية، أي بزيادة قدرها 161% . وتلبي هذه الزيادات متطلبات التدفق لطلاء البلاستيك المقاوم للأشعة فوق البنفسجية في ظل ظروف تطبيق مختلفة. كما يرتفع مؤشر الانسيابية من 0.9 إلى 2.8، ما يمثل زيادة تقارب 210%. في المقابل، يُظهر المنتج المنافس (أ) سلوكًا مماثلًا في زيادة اللزوجة والانسيابية للمنتج HL-200، محققًا أفضل توازن بين التكلفة والأداء عند جرعة 1.5%.

وبأخذ السيليكا المدخنة الكارهة للماء HIFULL® HB-151 كمثال، عند إضافة 0.5%، لا يطرأ تغيير يُذكر على لزوجة ومعامل الانسيابية للطلاء البلاستيكي المقاوم للأشعة ^فوق البنفسجية. مع ذلك، عند زيادة نسبة الإضافة من 0.5% إلى 2%، ترتفع اللزوجة عند معدل قص منخفض من 400 باسكال.ثانية إلى 2800 باسكال.ثانية، أي بزيادة ملحوظة قدرها 600%. في الوقت نفسه، ترتفع اللزوجة عند معدل قص مرتفع من 420 باسكال.ثانية إلى 1050 باسكال.ثانية، أي بزيادة قدرها 150%. كما يرتفع معامل الانسيابية من 0.9 إلى 2.8، ما يمثل نموًا بنسبة 210% تقريبًا. علاوة على ذلك، يُظهر المنتج المنافس B سلوكًا مماثلًا في زيادة اللزوجة والانسيابية لـ HB-151، محققًا أفضل قيمة مقابل التكلفة عند جرعة 1.5%.

في طلاءات البلاستيك بالأشعة فوق البنفسجية، تؤثر السيليكا المتبخرة الكارهة للماء بشكل رئيسي على الخواص الريولوجية للطلاء من خلال الروابط الهيدروجينية الناتجة عن مجموعات السيلانول السطحية وتشابك جزيئات عامل المعالجة. ونظرًا لطبيعتها الكارهة للماء، تتفاعل بسهولة أكبر مع الجزيئات العضوية غير القطبية في نظام الطلاء، مما يُشكل بنية شبكية فضفاضة. مقارنةً بالنوع المحب للماء، يُوفر السيليكا المتبخرة الكارهة للماء تأثيرًا أضعف قليلًا في زيادة لزوجة الطلاء.

في تركيبات الطلاء البلاستيكي المقاوم للأشعة فوق البنفسجية حيث تكون هناك حاجة إلى مقاومة أعلى للماء، فإن السيليكا المدخنة الكارهة للماء HIFULL ^{® لا تضفي فقط} خاصية الانسيابية الجيدة على الطلاء، مما يمنع الترهل بشكل فعال، ولكنها تعزز أيضًا بشكل كبير مقاومة الماء للفيلم المعالج عن طريق تقليل امتصاص جزيئات الماء واختراقها.

يمكن للسيليكا المُبخّرة، سواءً كانت محبة للماء أو كارهة للماء، أن تؤثر بشكل كبير على اللزوجة والثيكوتروبي في الطلاءات البلاستيكية للأشعة فوق البنفسجية من خلال آلياتها الفريدة، مما يوفر خصائص تطبيق ممتازة واستقرارًا ممتازًا عند التخزين. يعتمد النوع المحب للماء بشكل رئيسي على الروابط الهيدروجينية من مجموعات الهيدروكسيل السطحية، بينما يعمل النوع الكاره للماء من خلال الروابط الهيدروجينية من السيلانولات السطحية، بالإضافة إلى تشابك جزيئات عامل المعالجة.

في التطبيقات العملية، ينبغي اختيار نوع ومستوى إضافة السيليكا المدخنة بعناية بناءً على متطلبات الأداء الخاصة بطبقة البلاستيك فوق البنفسجية. يُسهم هذا التحسين في تلبية متطلبات طلاء مختلف المنتجات البلاستيكية، ويعزز تطور صناعة طلاء البلاستيك فوق البنفسجية.