Exploración y comparación de sílice pirogénica hidrófila e hidrófoba en recubrimientos plásticos UV

Propiedades y aplicaciones funcionales del HL-200

HB-151 Propiedades y aplicaciones funcionales

Sílice pirógena Es una sílice amorfa producida por la hidrólisis de clorosilanos volátiles en una llama de hidrógeno y oxígeno. Está compuesta por partículas primarias a escala nanométrica, que suelen tener un tamaño de 7 40-nmSus estructuras agregadas y aglomeradas dan lugar a una superficie específica muy desarrollada, generalmente comprendida entre 50-450 m²/gEsta microestructura única imparte una gama de propiedades especiales a sílice pirógena, como alta pureza, alta área superficial específica, alta reactividad, buena dispersabilidad y una capacidad significativa para influir en las propiedades reológicas del sistema.

Sílice pirogénica hidrófila Retiene una gran cantidad de grupos silanol en su superficie, lo que lo hace hidrófilo, capaz de humedecerse y dispersarse en agua. Dentro del sistema de recubrimiento plástico UV, los grupos silanol en la superficie forman una red física de reticulación mediante interacciones como los enlaces de hidrógeno, lo que afecta la viscosidad y la tixotropía del recubrimiento.

Ahumado hidrofóbico sílice Se produce mediante la modificación superficial de la sílice pirogénica hidrófila, comúnmente utilizando agentes como el hexametildisilazano (HMDS) o el dimetildiclorosilano (DDS). Tras la modificación, los grupos silanol superficiales reaccionan con ellos o se protegen, lo que les confiere un carácter hidrófobo. En los recubrimientos plásticos UV, la sílice pirogénica hidrófoba puede influir en la reología del recubrimiento no solo mediante la formación de enlaces de hidrógeno con los grupos silanol restantes, sino también mediante el entrelazamiento de las moléculas del agente de tratamiento.

¿Qué efectos específicos tiene la sílice pirogénica hidrófila sobre la viscosidad y la tixotropía de los recubrimientos plásticos UV?

La incorporación de sílice pirogénica hidrófila aumenta eficazmente la viscosidad de los recubrimientos plásticos UV. Se forman enlaces de hidrógeno entre los grupos silanol superficiales, estableciendo una estructura de red tridimensional que dificulta el flujo libre de moléculas dentro del recubrimiento, lo que se manifiesta macroscópicamente como un aumento de la viscosidad. Al ser sometida a fuerzas externas (como el cizallamiento durante el cepillado o la pulverización), esta red de enlaces de hidrógeno se rompe parcialmente, lo que reduce la viscosidad y permite una aplicación uniforme del recubrimiento.

Una vez eliminada la fuerza externa, la red de enlaces de hidrógeno se reestructura gradualmente y la viscosidad se recupera. Esto proporciona un excelente comportamiento tixotrópico, previniendo eficazmente el descuelgue durante la aplicación, mejorando la estabilidad del recubrimiento durante el almacenamiento y ayudando a prevenir la sedimentación de partículas sólidas como los pigmentos.

Tomando HIFULL^® sílice pirogénica hidrófila HL-200 como ejemplo, en una aplicación de recubrimientos plásticos UV, cuando el nivel de adición fue 0.5%, La viscosidad y el índice tixotrópico del recubrimiento plástico UV muestran pocos cambios. Sin embargo, a medida que aumenta el nivel de adición de 0.5% a 2%, la viscosidad a baja velocidad de corte aumenta de 400 Pa·s a 3100 Pa·s, un aumento significativo de 675%.

A alta velocidad de corte, la viscosidad también aumenta. 420 Pa·s a 1100 Pa·s, un incremento de un 161%Estos aumentos respectivos satisfacen los requisitos de flujo del recubrimiento plástico UV en diferentes condiciones de aplicación. El índice tixotrópico aumenta de 0.9 a 2.8, lo que representa un aumento de aproximadamente 210%. Mientras tanto, el Competidor A muestra un comportamiento espesante y tixotrópico comparable al HL-200, alcanzando un beneficio costo-rendimiento óptimo con una dosis del 1.5%.

Y tomando HICOMPLETO^® sílice pirogénica hidrófoba HB-151 Por ejemplo, con un nivel de adición del 0.5 %, la viscosidad y el índice tixotrópico del recubrimiento plástico UV muestran pocos cambios. Sin embargo, al aumentar el nivel de adición del 0.5 % al 2 %, la viscosidad a baja velocidad de cizallamiento aumenta de 400 Pa·s a 2800 Pa·s, lo que representa un aumento significativo del 600 %. Por otro lado, la viscosidad a alta velocidad de cizallamiento aumenta de 420 Pa·s a 1050 Pa·s, lo que representa un aumento del 150 %. El índice tixotrópico también aumenta de 0.9 a 2.8, lo que representa un crecimiento aproximado del 210 %. Además, el competidor B muestra un comportamiento de espesamiento y tixotropía comparable al del HB-151, alcanzando una relación coste-rendimiento óptima con una dosis del 1.5 %. 

En los recubrimientos plásticos UV, la sílice pirogénica hidrófoba influye principalmente en las propiedades reológicas del recubrimiento mediante la formación de enlaces de hidrógeno entre los grupos silanol superficiales y el entrelazamiento de las moléculas del agente de tratamiento. Debido a su naturaleza hidrófoba, interactúa con mayor facilidad con las moléculas orgánicas apolares del sistema de recubrimiento, formando una estructura reticular laxa. En comparación con la sílice pirogénica hidrófila, su efecto en el aumento de la viscosidad del recubrimiento es ligeramente menor.

En formulaciones de recubrimiento de plástico UV donde se requiere una mayor resistencia al agua, HIFULL^® La sílice pirogénica hidrófoba no solo imparte buenos beneficios tixotropía al recubrimiento, evitando eficazmente la flacidez, pero también mejora significativamente la resistencia al agua de la película curada al reducir la adsorción y la penetración de moléculas de agua.

Tanto la sílice pirogénica hidrófila como la hidrófoba pueden influir significativamente en la viscosidad y la tixotropía de los recubrimientos plásticos UV gracias a sus mecanismos únicos, lo que proporciona excelentes propiedades de aplicación y estabilidad durante el almacenamiento. La sílice pirogénica hidrófila se basa principalmente en la unión de hidrógeno de los grupos hidroxilo superficiales, mientras que la sílice pirogénica hidrófoba funciona mediante la unión de hidrógeno de los silanoles superficiales, así como mediante el entrelazamiento de las moléculas del agente de tratamiento.

En aplicaciones prácticas, el tipo y la cantidad de sílice pirogénica deben seleccionarse racionalmente en función de los requisitos específicos de rendimiento del recubrimiento UV para plásticos. Esta optimización contribuye a satisfacer las demandas de recubrimiento de diversos productos plásticos y promueve el avance de la industria de recubrimientos UV para plásticos.