Zavedenie
V oblasti povlakov a farieb je zvýšenie odolnosti proti vode kritickým cieľom predĺženia životnosti povrchov a zachovanie estetických vlastností. Jeden materiál, ktorý na tento účel získal značnú pozornosť, je Hydrofóbny oxid kremičitý . Táto zlúčenina má jedinečné vlastnosti, vďaka ktorým je vo formuláciách ochranných povlakov neoceniteľnou prísadou. Pochopenie toho, ako funguje hydrofóbne oxidy kremičitého vo vnútri povlakov, môže viesť k odolnejším a efektívnejším výrobkom.
Chémia hydrofóbneho oxidu kremičitého
Hydrofóbny oxid kremičitý je modifikovanou formou oxidu kremíka (SIO 2), kde je povrch oxidu kremičitého ošetrený na odpudenie vody. Táto modifikácia zahŕňa pripojenie hydrofóbnych skupín k povrchu oxidu kremičitého, často procesom známym ako silylácia. Výsledkom je materiál, ktorý nielen odoláva vode, ale tiež zvyšuje medzifázové vlastnosti povlakov.
Hydrofóbne skupiny pripevnené k povrchu oxidu kremičitého znižujú povrchovú energiu, takže je menej pravdepodobné, že molekuly vody priľnú. Táto charakteristika je rozhodujúca pri prevencii prenikania vody do povlakov, čo môže viesť k degradácii základného substrátu.
Mechanizmus zvýšenia odolnosti proti vode
Začlenenie hydrofóbneho oxidu kremičitého do povlakov zlepšuje odolnosť proti vode prostredníctvom niekoľkých mechanizmov:
Modifikácia drsnosti povrchu
Hydrofóbne častice oxidu kremičitého zvyšujú drsnosť povrchu na mikroskopickej úrovni. Tento drsnosť zosilňuje hydrofóbny účinok vytváraním vzduchových vreciek, ktoré minimalizujú kontaktnú plochu medzi kvapkami vody a povrchom povlaku, čo je jav, ktorý často opisuje model Cassie-Baxter. Znížená hysteréza uhla kontaktného uhla vedie k zvýšenej odpudzovaní vody.
Tvorba bariéry
Disperzia hydrofóbneho oxidu kremičitého v celej povlakovej matrici pôsobí ako bariéra difúzie vody. Častice oxidu kremičitého bránia cestám, ktoré by molekuly vody zvyčajne nasledovali, aby prenikli do povlaku. Táto kľukatá dráha zvyšuje celkový odpor proti vstupu vody.
Vylepšená súdržnosť
Hydrofóbny oxid kremičitý zvyšuje mechanické vlastnosti povlakov zlepšením súdržnosti v matrici. Častice pôsobia ako výstužné činidlá, ktoré môžu znížiť výskyt mikro-praskov, ktoré slúžia ako vstupné body pre vodu. Súdržnejší povlak je menej náchylný na environmentálne stresory.
Aplikácia v rôznych povlakoch
Hydrofóbny oxid kremičitý nachádza aplikáciu v rôznych druhoch povlakov, z ktorých každý má jedinečnú úžitok z jeho vlastností.
Ochranné povlaky
V ochranných povlakoch pre kovy a betón prispieva hydrofóbny oxid kremičitý k odolnosti proti korózii bránením vody a rozpusteným iónom v dosiahnutí substrátu. Štúdie ukázali, že povlaky obsahujúce hydrofóbny oxid kremičitý vykazujú výrazne nižšie absorpciu vody a zvýšenú trvanlivosť v drsnom prostredí.
Automobilové farby
Automobilové farby majú úžitok z hydrofóbneho oxidu kremičitého prostredníctvom zlepšeného zadržiavania lesku a ľahké čistenie. Hydrofóbny povrch znižuje špinenie vody a zvyšuje samočistiace vlastnosti farby, čo vedie k predĺženej estetickej príťažlivosti.
Architektonické povlaky
V architektonických aplikáciách pomáhajú povlaky s hydrofóbnym oxidom kremičitým pri predchádzaní problémom súvisiacim s vlhkosťou, ako je výtok a rast plesní. Zvýšená odpudzovanie vody zaisťuje, že stavebné povrchy zostanú suché, znižujú náklady na údržbu a predlžujú životnosť štruktúr.
Výhody oproti tradičným prísadám
V porovnaní s tradičnými prísadami odolnými voči vode ponúka hydrofóbny oxid kremičitý niekoľko výhod:
Vylepšená trvanlivosť
Hydrofóbny oxid kremičitý zlepšuje dlhovekosť povlakov tým, že poskytuje trvalú odpudzovanie vody aj pri nepretržitej expozícii. Jeho chemická stabilita zaisťuje, že hydrofóbne vlastnosti sa v priebehu času nezmenšujú.
Kompatibilita
Ako materiál na báze oxidu kremičitého sa hydrofóbny oxid kremičitý všeobecne považuje za ekologický. Neodvádza škodlivé látky do životného prostredia, vďaka čomu sú vhodné na povlaky v citlivých aplikáciách.
Všestrannosť
Hydrofóbny oxid kremičitý môže byť začlenený do rôznych poťahovacích systémov vrátane formulácií na báze rozpúšťadla a vody. Vďaka kompatibilite s rôznymi spojivami a pigmentmi z neho robí flexibilnú voľbu pre výrobcov, ktorí sa snažia zvýšiť odolnosť proti vode bez toho, aby prepracovali existujúce formulácie.
Optimalizácia formulácií povlaku
Aby sa maximalizovali výhody hydrofóbneho oxidu kremičitého, musí sa dôkladne zvážiť proces formulácie povlaku.
Distribúcia veľkosti častíc
Veľkosť častíc hydrofóbneho oxidu kremičitého ovplyvňuje drsnosť povrchu a preto hydrofóbnosť povlaku. Využitie distribúcie kontrolovanej veľkosti častíc môže optimalizovať rovnováhu medzi povrchovou textúrou a čistotou potiahnutia, najmä v priehľadných povlakoch.
Disperzné techniky
Správna disperzia hydrofóbneho oxidu kremičitého v poťahovacej matrici je rozhodujúca. Pokročilé techniky miešania a použitie vhodných dispergových činidiel môžu zabrániť aglomerácii, čím sa zabezpečí rovnomerné rozdelenie a konzistentný výkon počas povlaku.
Koncentrácia
Stanovenie optimálnej koncentrácie hydrofóbneho oxidu kremičitého je nevyhnutné. Zatiaľ čo vyššie koncentrácie môžu zvýšiť odolnosť proti vode, môžu tiež ovplyvniť ďalšie vlastnosti, ako je viskozita a adhézia. Empirické testovanie je často potrebné na prispôsobenie koncentrácie na konkrétne požiadavky na aplikáciu.
Prípadové štúdie a zistenia výskumu
Niekoľko štúdií zdôraznilo účinnosť hydrofóbneho oxidu kremičitého pri zlepšovaní odolnosti proti vode:
Morské povlaky
V morských prostrediach sú povlaky vystavené konštantnému vystaveniu vody a soli. Výskum preukázal, že povlaky obsahujúce hydrofóbny oxid kremičitý vykazujú vynikajúcu odolnosť voči pľuzgiekom a delaminácii v porovnaní s nimi bez neho. Ochranná vrstva významne znižuje rýchlosť korózie na kovových povrchoch.
Podmienky vysokej návalu
V oblastiach s vysokou vlhkosťou môžu povlaky predčasne zlyhať v dôsledku vstupu vlhkosti. Štúdie ukázali, že hydrofóbny oxid kremičitý zvyšuje vlastnosti povlakov vlhkosti, čo vedie k zlepšeniu výkonu vo vlhkom podnebí. Budovy chránené takýmto povlakom vykazujú v priebehu času menej príznakov vlhkosti a štrukturálneho poškodenia.
Záver
Hydrofóbny oxid kremičitý hrá rozhodujúcu úlohu pri zvyšovaní odolnosti proti vode povlakov a farieb. Jeho jedinečné vlastnosti prispievajú k trvanlivosti a účinnosti ochranných vrstiev v rôznych aplikáciách. Integráciou hydrofóbneho oxidu kremičitého môžu výrobcovia vyvinúť povlaky, ktoré poskytujú vynikajúcu ochranu pred vlhkosťou, čím sa predlžuje životnosť substrátov, ktoré chránia. Očakáva sa, že sa očakáva, že potenciál hydrofóbneho oxidu kremičitý sa rozšíri a ponúka ešte sofistikovanejšie roztoky v oblasti ochranných povlakov.
Viac informácií o hydrofóbnom silike a jeho aplikáciách nájdete na návšteve Hydrofóbny oxid kremičitý na preskúmanie špičkového vývoja v tejto oblasti.
