片状硅酸盐可通过适当处理进行改性,形成有机改性片状硅酸盐,可用作非水性应用的流变助剂。 这种100%粉末产品可用于溶剂型及无溶剂体系,其特点是广泛的极性相容性和良好的性价比。
天然片状硅酸盐因其亲水特性,仅适用于水性体系。使用不同极性(中极性至非极性)的季铵化合物进行改性,使其也可在溶剂型体系中使用。除了铵化合物的极性对相容性有影响外,其用量对有机改性片状硅酸盐的分散和活化也起到了决定性的作用。根据有机成分的含量,可分为常规产品和自活化 产品。
与天然片状硅酸盐类似,有机改性片状硅酸盐的薄片也以附聚形式(薄片堆叠)存在于粉末成品中。当粉末添加至配方中时,液体成分(例如溶剂)因毛细现象渗透至薄片之间并溶胀。同时,施加的剪切力使薄片分散。溶剂极性与所用季铵盐极性越相近,堆叠薄片的溶胀则越强,薄片分散得越好。而有机改性组分越高,薄片也越容易分散。不过,有机成分的增加并非没有上限,否则片状硅酸盐薄片比例将会过低,这就会对流变效果产生负面影响。可实现最佳效果的有机物含量最高为25-30%(基于片状硅酸盐),但满足分散所需的剪切力也相对较高。自活化产品的有机物含量可高达40%,但片状硅酸盐含量较低,流变效果也较弱。
此类助剂的流变效果基于每个薄片间氢键所形成的三维结构(卡屋结构)。因此,配方中必须存在足够的OH基团,可通过添加极性活化剂(例如醇/水或碳酸丙烯酯/水,比例 95:5)来实现。30%的极性活化剂用量(根据有机物改性片状硅酸盐含量计算) 已被证实对标准产品有效。而自活化有机改性片状硅酸盐一般无需使用活化剂,但极性非常低的纯脂肪族溶剂配方除外。
有机改性片状硅酸盐可以直接或通过半成品(例如溶剂中10%的预凝胶)添加在研磨部分;也可将半成品后添加以调整黏度。 在低填料体系中,触变效果非常明显,随配方中填料量的增加,假塑性会明显提高。使用流变增效剂,可以加入更多的氢键以增强效果。
有机改性片状硅酸盐带来的利大于弊,正因如此,该类产品在市场上得到了广泛的应用。
混合矿物是兼具片状与棒状形态的有机改性硅酸盐组合。相比普通的片状产品,不同颗粒的混合物更具应用优势。在片状产品中,薄片相互平行堆叠,而在混合矿物中,薄片因棒状颗粒而相互分离,因此粘合力较低,也更易于分散。实际应用中,溶剂更易于渗透至颗粒之间,溶胀速度也因此明显加快。 此外,分散也更快,所需剪切力也更低。而且无需额外的极性活化剂。混合矿物的优点主要体现在高固体系中,即需要实现高膜厚且光泽要求不高的体系(例如厚膜涂料、严苛条件防腐蚀,以及密封剂 和胶黏剂 )。由于不同颗粒形状的组合,这类产品表现出更强的假塑性流体特性。另外,也可用于生产固体含量极高的预凝胶。
相比气相二氧化硅,混合矿物因为更小体积与更低粉尘,在操作时更具优势。
与有机改性片状硅酸盐相同,主要的混合矿物也使用了不同的季铵化合物进行改性,尽可能适用于广泛的极性范围。混合矿物也可以与流变增效剂的搭配,增强流变效果。流变增效剂应在后期添加引发强化效果。
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