气相二氧化硅，在各种等级和改性，已被用于涂料的触变性，抗沉降和抗凹陷剂几十年。然而，由于许多水性涂料粘度较低，研磨环境较差，传统粉末技术难以实现充分分散和充分解聚。如果没有适当的分散，效果就会打折扣，表面外观性能也会受到影响。这两个问题都可以通过在气相二氧化硅水中使用预先配制的分散体来克服

实验室评估表明，使用气相二氧化硅分散体可以增强多种性能属性，如改善颜料、填料和消光剂悬浮液，减少粘性，提高抗污性，增强膜强度，甚至改善某些树脂的成膜性能，而不影响光泽和其他外观属性。

物理化学属性

由于其负电荷和酸性性质，标准气相二氧化硅在水性涂料中的应用受到一定的限制。在预分散形式中，气相二氧化硅可用于酸性和碱性形式以及阳离子改性，为配方剂提供了更大范围的通用性。根据配方剂的需要，也有几种方法可以修改pH值，如氨、KOH和NaOH。各种等级的气相二氧化硅分散体可用，二氧化硅的表面积从90到300m2 /g，固体含量从12%-40%二氧化硅。也有分散的二氧化钛，氧化铝和混合氧化物。这些分散体不需要溶剂或表面活性剂。因此，当添加到配方中时，它们对VOCs没有影响，引起不相容性的可能性很小。本文主要研究使用20%固体碱性，水分散，200平方米/克气相二氧化硅。在本文中，这种分散度一般称为PD200/20。

细分散团聚体

在气相二氧化硅分散体的生产中实现了最佳水平的解聚，以提供不会显著影响粘度或对光学性能产生负面影响的聚合尺寸。使用标准的分散方法，在水性涂料中使用标准的粉状气相二氧化硅来达到这种水平的解聚是极其困难的。在大多数情况下，当试图分散粉末状气相二氧化硅时，集料尺寸分析显示产生了一个双峰分布，一个峰是细分散的集料，另一个峰是更大的聚集颗粒。这些较大的聚集体会对光泽度、雾霾和薄膜清晰度产生负面影响。试图分散粉末的障碍是通过使用预先制作的气相二氧化硅分散体来克服的。这些分散体由d50约为100纳米的极小聚集体组成，远低于光学范围。由于预分散形式的聚集体非常小，这些产品通常不会增加粘度。因此，如果需要粘度，建议使用标准的传统粉末形式的气相二氧化硅。预分散气相二氧化硅的重要技术进步是，它们提供了广泛的其他增强水性涂料，而不影响粘度。

主属性

水相气相二氧化硅分散体作为抗沉降剂
水性气相二氧化硅分散体在消除颜料和消光剂的硬沉降方面产生了有效的结果，而不会显著影响水性涂料的粘度。微细分散的二氧化硅聚集体帮助颜料，填料和消光剂颗粒保持分散，并防止它们重新团聚和硬包装。在丙烯酸和PUD体系中，测试了一种高度着色的半弹性体砌体涂层以及几种缎面透明木清漆的抗沉降性能。在所有情况下，添加水相气相二氧化硅分散体的实验版本均优于对照样品。图1中的图片演示了这些结果。

测试也在丙烯酸透明缎面木清漆与竞争的抗沉降技术。这些技术包括52%固形物的改性尿素溶液和15%固形物的聚酰胺蜡胺盐。使用0.2%气相二氧化硅预分散形式(1%分散)在室温下表现略好，在高温下明显优于其他技术。与其他类型的抗沉降技术不同，气相二氧化硅分散体的悬浮机制不是基于增加粘度。因此，它们不受温度升高的影响。悬浮机制是基于精细分散的团聚体结合在一起，创建一个网状结构，悬浮颜料和填料。网状结构不会增加粘度。这种网状结构的稳定性不受典型热环境的影响，因此当这是一种配方要求时，提供了更好的热年龄稳定性。气相二氧化硅分散体与其他评估技术的抗沉降比较可以在图2和3中看到。

由于有效地保持消光剂颗粒悬浮在薄膜干燥，提高消光效率也观察到气相二氧化硅分散体。使用PD200/20与其他测试技术相比，改进的König硬度和抠图效率可以在图5中看到。

改善成膜效果
在另一组透明乳胶树脂的评估中，注意到一个有趣的现象。正如预期的那样，当添加到这些树脂中时，气相二氧化硅分散体并没有降低光泽度，但令人意想不到的是，在没有助溶剂或聚结剂的情况下，薄膜的形成得到了改善。当将5%的PD200/20(1%的二氧化硅固体)添加到几种基础树脂中时，树脂形成了非常好的薄膜。当树脂在没有PD200/20的情况下拉伸时，薄膜不能正常形成。这通常是许多乳胶基树脂的情况，这需要一定数量的助溶剂来协助成膜。改善成膜的机制目前正在研究中。然而，迄今为止所持的两种理论解释了这一改进:(1)在乳胶干燥过程中，气相二氧化硅的聚集体发生了更有组织的颗粒堆积;(2)正在研究的第二种理论是，当水从干燥膜中蒸发时，气相二氧化硅聚集体有助于乳液的物理不稳定。

为了进一步研究改善乳胶树脂成膜的基础，进行了试验，以确保改善的成膜不是由于不同的水或氨水平，因为PD200/20分散体含有大量的水，用少量的氨进行调整。在随后的试验中，测试的对照树脂样品的固体用水进行调整，pH值用氨进行轻微调整，直接与实验样品进行比较。调整后的基树脂再次向下拉伸，同样不能形成良好的薄膜。这些结果表明，改善仅来自预分散气相二氧化硅集料。为了验证这一点，实验重复使用高速分散的实验样品，使用粉状基础，200 m2/g表面积的气相二氧化硅，以1%的固体添加到树脂中。这些用粉末制成的实验样品被观察到有高水平的夹持空气，以至于不能立即进行抽吸。8小时后，大部分夹持空气消散，可制成涂膜。由此产生的涂层膜仍然显示出在没有二氧化硅的树脂本身的膜形成方面的改善。然而，由于仍然存在大量的结块，光泽度降低，雾霾增加。图6中的照片展示了这些发现。 Thus far, six out of nine resins tested showed the fumed silica dispersion improved film formation enough to either eliminate the need for co-solvent or at least reduce the level needed to form an acceptable film.

二级属性

水相气相二氧化硅分散体提高了抗凹陷性
与粘度无关，PD200/20的另一个性能指标是抗凹陷性和垂直稳定性。为了解决这一问题，研究人员使用了半弹性体涂层。在该体系中，使用1%二氧化硅固体分散剂(分散度5%)，抗凹陷性从对照组的30-35 mils提高到实验中的40-45 mils。改善的凹陷行为归因于精细分散的二氧化硅团聚体与颜料颗粒的相互作用时，涂层应用到基材，然后受到垂直应力。在没有对粘度产生重大影响的情况下，再次实现了垂直稳定性。图7演示了这一点。

提高抗污性/减少薄膜粘性
气相二氧化硅虽然不多孔，但具有显著的吸油性，当与高填充系统结合时，有助于减少薄膜粘性。当混合粉末和预分散形式时，可以观察到这一点。由于其吸收能力和功能，以填补较大的填料和颜料颗粒之间的小空间，它也有助于使最终的涂层膜少多孔，增加污垢的吸收阻力。使用预分散气相二氧化硅可以减少污垢的吸收和薄膜粘性，如图8所示。

减少大量填充配方中的膜裂
PD200/20也进行了测试，发现它有助于防止外部绝缘整理系统的开裂。这种涂层是一种像砂浆一样充满大量沙子的涂层。使用1/8英寸厚度的模具形成这种涂层的棒，用于强度测试。通过干燥过程，观察到控制棒经常开裂。在配方中(分散度为5%)加入1%二氧化硅固体的PD200/20后，不再观察到这种开裂。通过分散引入的二氧化硅团聚体与砂粒和树脂的结合，提高了强度和内聚力，消除了开裂。裂缝的减少可以在图9中看到。

结论

水性气相二氧化硅分散体是一种众所周知的、长期存在的添加剂的新形式，可以改善水性涂料的各种性能属性。它的液体，水的形式克服了使用传统粉末版本的气相二氧化硅的挑战。

作为一种抗沉降剂，气相二氧化硅分散体被证明是有效的，具有良好的流动性和流平性，提高热老化稳定性，提高套结系统的套结效率，提高König硬度，与其他用于水性涂料的传统技术相比。由于其不含溶剂和表面活性剂的性质，它易于使用，在广泛的水性体系中非常通用。

水性气相二氧化硅分散体还提供了通过改善膜的形成来降低VOCs的潜力，并有可能减少与一些丙烯酸树脂的共溶剂。除了这些主要优点外，在水性涂料中使用水性气相二氧化硅分散体获得的进一步性能增强是可以预期的其他次要属性。这些包括:提高抗凹陷性;减少高填充系统的开裂;提高薄膜硬度;减少沾污;减少了薄膜粘性。

气相二氧化硅具有悠久的传统，在许多类型的涂层技术中提高各种各样的涂料性能。现在，新的气相二氧化硅水分散体是一种创新的和易于使用的形式，带来高性能的水性涂料。

本文在2009年由南密西西比大学聚合物与高性能材料学院和南方涂料技术学会主办的水性研讨会上发表。188金宝搏bet官网

在研讨会上的演讲之后，正在进行的大学合作调查显示，用预分散形式的气相二氧化硅观察到的薄膜形成的改善与乳胶涂层结合时减少微裂纹有关。新的数据表明，这些积极效应与乳胶本身的最低成膜温度(MMFT)有关。有关此最新信息的进一步信息，请联系制造商以了解更多详细信息。