市场，尤其是欧洲市场，已经对锡产生了敏感性。在这篇文章中，我们报道了从早期锡基组合物发展出的无锡水性硅胶分散体。这类添加剂历来都很难生产，特别是在没有锡缩合催化剂的情况下。这些新成分将在几种配方中相互比较，并与行业标准进行比较，以确定它们降低摩擦系数(COF)的能力，并在保持涂层性能的同时提供防滑和防损能力。

这些高分子量(MW)有机硅分散体用于许多涂料和皮革处理配方中，以提供防滑、防污和抗污性。标准工艺，包括用锡催化，受到强大的监管压力，特别是在欧盟，由于残余锡化合物的毒性担忧。

高分子量硅油和硅酮胶分散体的配方和加工的变化与商业上的产品进行了评估，目的是达到类似或改进的滑脱性、分散性和稳定性。

实验

在各种水性(WB)和溶剂性(SB)配方中筛选0.5%或1.25%的实验添加剂。这些公式的详细信息将在本文末尾的公式一节中显示。在例子35A, 45A和45B中，标有SB和WB HG搪瓷的配方是专利配方。

每个病例进行两个对照实验。第一种是商用竞争产品的可比使用水平，标签为COMP，第二种是无添加剂，标签为CONTROL。

硅酮分散剂的变化如40A-F(表2和3)所示，这是一种使用高mw硅酮的锡催化碱配方的变化。配方40G-J(表4)是第二基配方的变化，不同的包括高MW硅酮。

最后，35A和45A-B得到了最好的结果(表5)，这是一种硅酮胶的分散体，在三种配方中稍加改变。

测试面板准备

对于溶剂型丙烯酸透明涂料、丙烯酸乳胶漆和2K水性聚氨酯透明涂料，所有测试面板都是通过在4“X 6.5”Leneta纸上用30号线绕棒拉下大约1毫升的涂料液体来制备的。湿膜被允许在环境条件下干燥至少4天，除非另有说明。

对于1K水性聚氨酯涂层，使用5号绕线棒在Leneta纸上浇铸约0.5 mil的湿液体。用2K水性聚氨酯透明涂料制备的湿膜在110°C的烘箱中烘干30分钟或在80°C的烘箱中烘干60分钟。

马尔耐蚀试验

使用Sutherland 2000油墨摩擦测试仪测量Mar阻力。我们使用干摩擦方法与以下设置:100摩擦和84转行程速度。拓片使用4磅测试块，附加2“x 4”尼龙擦洗垫。根据摩擦试验前后光泽读数的百分比变化对面板进行评级。10级是最好的;0是最差的。

在35A, 45A和45B样品的情况下，如表5所示，使用300次摩擦来增加测试的应力。

摩擦系数

滑动或摩擦系数(COF)用化学仪器测量摩擦系数- 500。(测试速度:15cm /min;行程长度:15厘米;雪橇重量:200克，雪橇表面覆盖astm规定的橡胶)。静摩擦系数直接从设备中获得，表示力的水平分量(克服初始摩擦所需)与物体重量(200克)的垂直分量的比值。摩擦动力系数也直接从设备中获得，代表力的水平分量(使物体以恒定速度滑动所需的)与物体重量的垂直分量(200克)的比值。该值越大，基材的摩擦力越高。

光泽

光泽度用BYK-Gardner 60微光泽度计在耐腐蚀试验前后测量。该值直接从微光泽度计记录。

结果

使用初始配方(表1)，我们发现我们的第一个样品，标记40A，在光泽保持和COF降低方面的性能与COMP一样好，甚至更好。然而，WB配方的相容性远没有那么好，这从表面形貌上就可以证明。进一步的工作集中在通过粒径和稳定剂包装提高分散性。

在表2所示的第一个变体中，我们看到了类似的结果，其中40A和40C的物理属性是可接受的，但兼容性在三个变体中都是不可接受的。事实上，从40A到40B再到40C的偏差会导致更糟糕的性能。

在下一组变化中，如表3所示，40D、40E和40F显示的性能至少与竞争产品相当，而且往往更好。这些样品在大多数配方中相容性也更接近。然而，在2K PU配方中仍然可以看到外观上的显著差异。

在这个40G-J系列的表4中，我们再次看到了现在熟悉的模式。它们的物理性质非常相似，这些变体的兼容性也非常接近。

在最后的系列中，如表5所示，显示了35A、45A和45B样本。它们使用超高分子量的硅酮胶和独特的分散包装，没有锡催化剂。45A和45B这两个样品在SB测试中表现出了良好的相容性，即使在竞争材料中也没有出现水平和缺陷。动力学COF与标记为COMP的样品一样低。

结论

随着我们从最早的结构变化进展，我们发现它是直接匹配的COF还原和商业硅酮胶分散剂的性能特性。在早期样品中，甚至SB配方的相容性也很好。

诀窍是提高水性的相容性，我们最终主要通过改变分散包来实现。在这样做的过程中，我们发现，在某些配方中，性能优于目标产品。

这篇论文发表在2017年水上学术研讨会上。欲了解更多信息，请联系鲍勃·拉克尔Robert@siltech.com．