Гидрофобный газофазный диоксид кремния Влияние на механические свойства полиуретановых красок с высоким содержанием цинка 

В лакокрасочной промышленности механические свойства покрытий — адгезия, твердость и ударопрочность — являются ключевыми показателями качества продукции, которые напрямую влияют на срок службы и защитные свойства покрытия в реальных условиях эксплуатации. Будь то стальные конструкции в строительстве, финишные покрытия для автомобилей или антикоррозионная защита в морском строительстве, покрытия неизбежно подвергаются различным механическим воздействиям в процессе транспортировки, монтажа и эксплуатации. Поэтому вопрос о том, как значительно повысить ударопрочность покрытия при одновременном обеспечении адгезии и твердости, всегда оставался важной задачей в области исследований и разработок лакокрасочных материалов.

С этой целью технические специалисты компании «Хубей Хуйфу Наноматериалы» провели серию систематических сравнительных испытаний механических свойств. Испытания проводились в соответствии с национальными стандартами GB/T6739-2022 «Определение твердости лакокрасочного покрытия методом карандаша», GB/T9286-2021 «Испытание красок и лаков методом нанесения сетки» и GB/T1732-2020 «Метод определения ударопрочности лаковых пленок», проведя всестороннее сравнение образцов, в состав которых было добавлено 1,8 % гидрофобного газофазного диоксида кремния HB-151, с контрольным образцом и несколькими аналогами.

Рис. 1

Как показаны на рисунке 1, адгезия всех экспериментальных образцов достигла 0-го уровня (наивысший уровень в испытании на скрестие), ударопрочность — 100/100 см (наивысшее значение шкалы в испытании на удар тяжелым молотом), а твердость — 3–4H; между образцами не наблюдается заметных различий по основным показателям. Стоит отметить, что контрольный образец по всем показателям немного уступает экспериментальным образцам с добавлением HB-151 и аналогов.
Как же HB-151 повышает ударопрочность покрытия? Принцип его действия можно объяснить на трёх уровнях.
Во-первых, усилительный эффект «трехмерной сети» на наноуровне. Газофазный диоксид кремния обладает чрезвычайно высокой удельной поверхностью и большим количеством поверхностных гидроксильных групп (Si-OH), способен равномерно диспергироваться в системе покрытия, а его наночастицы образуют с полимерной матрицей прочные физические адсорбционные и водородные связи, создавая между молекулярными цепями полимера бесчисленное количество крошечных «трехмерных сетевых структур». Такая сетевая структура делает внутреннюю структуру покрытия более плотной; при воздействии внешних ударных нагрузок она позволяет эффективно распределять локальные напряжения по всей сетевой системе, предотвращая растрескивание покрытия, вызванное концентрацией напряжений.
Во-вторых, сила межфазного сцепления повышает вязкость смоляной матрицы. Контролируемые гидроксильные группы на поверхности HB-151 могут образовывать водородные связи и ковалентные связи с молекулярными цепями лакокрасочной смолы, повышая совместимость на границе раздела фаз.
В-третьих, заполнение микродефектов снижает количество точек концентрации напряжений. Наночастицы HB-151 способны точно заполнять микропоры внутри лакокрасочной пленки, уменьшая структурные дефекты и устраняя источники концентрации напряжений, что на фундаментальном уровне повышает предельный уровень ударопрочности покрытия.
Судя по результатам параллельных сравнительных испытаний, нанодиоксид кремния HB-151 компании Huifu Nano при стандартной дозировке 1,8 % по механическим характеристикам полностью соответствует ведущим конкурентным продуктам в отрасли, сочетая в себе адгезию, высокую твёрдость и превосходную ударопрочность, а также обеспечивая стабильный и надёжный укрепляющий эффект. Опираясь на отработанные технологии синтеза и модификации поверхности газофазного диоксида кремния компании Huifu Nano, в HB-151 точно регулируются размер частиц, содержание гидроксильных групп на поверхности и дисперсионные свойства, что позволяет адаптировать продукт к большинству промышленных лакокрасочных систем без значительной переработки рецептуры, обеспечивая при этом механические характеристики продукта и сокращая затраты на разработку и доработку рецептур.
В настоящее время, когда лакокрасочная отрасль развивается в направлении повышения долговечности, улучшения эксплуатационных характеристик и снижения веса, наноматериалы, полученные методом газофазного осаждения, становятся ключевым фактором дифференциации продукции. Компания «Хубей Хуйфу Наноматериалы» на протяжении многих лет углубленно занимается разработкой газофазного диоксида кремния, постоянно оптимизируя структуру и применимость продуктов серий HL/HB, помогая предприятиям лакокрасочной отрасли преодолеть недостатки механических свойств лаковых покрытий с помощью стабильных и высокоэффективных наноматериалов, полученных методом газофазного осаждения. В будущем компания «Хуйфу Нано» будет и далее опираться на свой потенциал в области исследований и разработок наноматериалов, выпуская все новые функциональные продукты на основе газофазного диоксида кремния, адаптированные для применения в лакокрасочной, композитной, резиновой и пластмассовой отраслях. Благодаря передовым технологиям в области наноматериалов компания будет способствовать повышению качества и модернизации смежных отраслей, содействовать замещению импортных высокоэффективных материалов отечественными аналогами в китайской лакокрасочной промышленности, а также стимулировать качественное развитие отрасли новых материалов.