有色硅烷(膏体)是一类通过特殊改性工艺,将硅烷偶联剂与色浆、增稠体系复合而成的功能性高分子材料,兼具硅烷的化学活性(如附着力提升、基材保护)与定制化色彩表现,膏体形态更适配精准涂布、无流淌需求的场景。天津九延新材料科技有限公司始终致力于有色硅烷的研发与生产,在石化、铁路、公路、机场、码头、核电、风电、水利水电等行业中合作案例丰富并享有好评。以下从技术核心、性能指标、应用场景等维度展开详细说明:
一、核心组成与技术原理
1. 基础组分(按质量占比)
组分类型 | 占比范围 | 核心作用 |
硅烷主体 | 40%-60% | 核心功能成分,常用氨基硅烷(如 KH-550、KH-792)、环氧基硅烷(KH-560)、巯基硅烷等,提供基材附着力、耐候性、化学交联性 |
色浆体系 | 5%-15% | 无机颜料(钛白、氧化铁红 / 黄 / 黑、群青等)或有机颜料(酞菁蓝 / 绿),需经过硅烷相容性改性,确保不析出、不褪色 |
增稠剂 | 3%-8% | 气相二氧化硅、有机膨润土、聚酰胺蜡等,调节膏体触变性,防止流淌,适配垂直面施工 |
分散剂 / 稳定剂 | 2%-5% | 聚羧酸盐类、硅烷改性分散剂,解决色浆团聚问题,提升储存稳定性(防分层、防返粗) |
溶剂(可选) | 0%-10% | 低挥发**溶剂(如异丙醇、乙酸乙酯),调节膏体稠度,改善施工流畅性,无溶剂型产品可满足 VOC 要求 |
其他助剂 | 1%-3% | 抗氧剂、紫外线吸收剂、防霉剂,提升耐老化、耐霉变性能 |
2. 技术核心原理
色彩稳定机制:色浆颗粒通过分散剂均匀分散于硅烷体系中,增稠剂形成三维网状结构锁定色浆,避免储存或使用过程中分层、浮色;
反应活性保留:改性过程不破坏硅烷的官能团(如 - NH₂、- 环氧基、-Si (OR)₃),施工后硅烷可与基材(如金属、混凝土、塑料)表面羟基发生水解缩合反应,形成化学键合层,同时自身交联形成致密保护膜;
膏体形态优势:触变性设计(静置时呈膏状,施加外力时流动),可直接涂抹或刮涂,无流淌风险,尤其适合垂直面、异形件表面处理。
二、关键技术参数(膏体形态核心指标)
1. 物理性能
指标名称 | 典型范围 | 测试标准(参考) | 说明 |
外观 | 均匀膏体,无颗粒、无分层 | 目视观察(25℃,静置 24h) | 颜色可定制(红、黄、蓝、绿、黑等),色差 ΔE≤2(CIE Lab 标准) |
密度(25℃) | 1.1-1.4 g/cm³ | GB/T 13354-1992 | 随色浆密度及固含量调整 |
触变性(25℃) | 屈服值 5-20 Pa,触变指数 2-4 | 旋转流变仪(6 rpm/60 rpm) | 确保垂直面施工不流淌,刮涂后无流挂 |
固含量 | 60%-85% | GB/T 1725-2007(烘干法) | 无溶剂型产品固含量≥80% |
粒径分布 | D90≤5μm | 激光粒度仪 | 颗粒过粗易导致涂抹不均、表面粗糙 |
储存稳定性 | 室温密封 6 个月无分层、无返粗 | 加速老化测试(40℃,30 天) | 分层率≤5% |
2. 化学性能
指标名称 | 典型范围 | 测试标准(参考) | 核心意义 |
硅烷官能团含量 | 30%-50%(按有效成分计) | 滴定法(氨基硅烷测 - NH₂,环氧基硅烷测环氧值) | 直接影响与基材的结合力 |
水解稳定性 | 水解半衰期≥48h(25℃,pH=6-8) | 高效液相色谱(HPLC) | 避免施工前过早水解失效 |
耐化学介质性 | 浸泡 72h 无变色、无脱落 | 盐雾测试(5% NaCl,500h)、酸碱浸泡(pH=3/pH=11,24h) | 适配恶劣环境使用 |
耐老化性 | 紫外线照射 1000h 色差 ΔE≤3 | GB/T 16422.3-2014(氙灯老化) | 户外场景颜色持久度 |
3. 应用性能
指标名称 | 典型范围 | 测试标准(参考) | 适用场景要求 |
附着力(划格法) | 基材破坏(0 级) | GB/T 9286-1998(金属 / 混凝土 / 塑料基材) | 确保长期不脱落 |
硬度(邵氏 A) | 30-60 邵氏 A | GB/T 531.1-2008 | 兼顾施工可塑性与使用耐磨性 |
干燥时间 | 表干≤2h,实干≤24h(25℃,RH=50%) | GB/T 1728-1979 | 满足连续施工需求 |
耐温范围 | -40℃~120℃(短期可达 150℃) | 高低温循环测试(-40℃~80℃,50 次循环) | 适配户外、工业环境温度波动 |
三、主流产品型号与色彩定制方案
1. 常见功能型产品型号(按硅烷官能团分类)
产品型号 | 硅烷类型 | 色彩范围 | 核心特性 | 适用场景 |
CS-AM-01 | 氨基改性硅烷 | 红、黄、蓝、黑、灰(可定制) | 高附着力、耐碱性强、固化速度快 | 混凝土基材着色保护、金属防锈底漆 |
CS-EP-02 | 环氧基改性硅烷 | 绿、白、银灰、橙色 | 耐化学腐蚀性优、与树脂相容性好 | 塑料件表面着色、工业设备涂层打底 |
CS-MER-03 | 巯基改性硅烷 | 黑色、深灰色 | 低温固化、柔韧性佳 | 橡胶制品粘合着色、低温环境施工 |
CS-UV-04 | 紫外线稳定型 | 浅色系列(白、浅黄、浅蓝) | 抗紫外线老化、不黄变 | 户外建材、汽车外饰件着色 |
2. 色彩定制流程
提供色卡编号(如 Pantone、RAL 色号)或实物样品;
厂家进行色浆匹配试验(确保与硅烷体系相容性,无析出、无褪色);
小批量试样(500g-1kg),测试施工性、颜色均匀性、固化后性能;
调整配方后规模化生产,批量生产前提供检验报告(色差、附着力、稳定性等指标)。
四、施工工艺与操作要点
1. 施工前准备
基材处理:基材表面需清洁(无油污、灰尘、铁锈),混凝土基材需干燥至含水率≤8%,金属基材可轻度喷砂(粗糙度 Ra=0.8-1.2μm)或磷化处理,塑料基材需进行等离子体活化(提升表面能≥38mN/m);
施工环境:温度 15-35℃,相对湿度≤70%,避免在雨天、高湿度或强紫外线环境下施工;
材料准备:施工前将膏体充分搅拌(手动或低速搅拌器,搅拌时间 3-5 分钟),确保颜色均匀,无沉淀;若需稀释,可加入专用稀释剂(≤5%),禁止加水稀释。
2. 施工方法
刮涂法:使用刮板、灰刀或抹子,将膏体均匀刮涂于基材表面,厚度控制在 0.2-1.0mm(单次施工*大厚度不超过 0.5mm,如需加厚可分 2 次施工,间隔≥4h);
涂抹法:对于异形件、狭窄缝隙,使用毛刷或滚筒涂抹,确保覆盖完整,无遗漏;
成型处理:施工后 15-30 分钟内(表干前)可修整表面,去除流挂、气泡。
3. 固化与后处理
室温(25℃,RH=50%)下自然固化,表干后可触摸,实干后可进行后续工序(如打磨、罩面);
若需加速固化,可加热至 60-80℃,固化时间缩短至 4-6h;
固化后表面若有瑕疵,可轻度打磨(400-600 目砂纸)后补涂。
4. 注意事项
施工工具需用专用溶剂(如乙酸乙酯、二甲苯)清洗,避免残留膏体固化后难以清理;
施工人员需佩戴手套、口罩,避免皮肤直接接触或吸入挥发物;
未固化的膏体需密封保存,固化后的废料需按**要求处理(不可随意丢弃)。
五、适用场景与行业应用
1. 建筑建材领域
混凝土结构着色修补(如桥梁裂缝修补、地面标识着色)、石材表面防护着色(提升耐污性同时保持颜色均匀);
新型建材(如硅烷改性聚醚密封胶着色、一体化保温板表面着色)。
2. 工业制造领域
金属制品:机械设备外壳防锈着色、汽车零部件(如螺栓、支架)防腐蚀着色;
塑料 / 橡胶制品:家电外壳、电子设备外壳着色(提升附着力与耐候性)、橡胶密封件着色(兼顾密封性能与外观);
复合材料:碳纤维复合材料表面着色、玻璃纤维增强塑料(FRP)着色保护。
3. 其他特殊场景
文物修复:石材、木材文物的防护着色(可逆性好,不损伤基材);
户外设施:路灯杆、交通标识牌、光伏支架着色(耐紫外线、耐风雨侵蚀);
3D 打印:特殊材料 3D 打印件表面着色与后处理(提升表面硬度与耐候性)。
六、包装、储存与质量控制
1. 包装规格
常规包装:5kg / 桶(塑料桶,带密封盖)、20kg / 桶(铁桶,内衬 PE 袋);
定制包装:根据客户需求提供 1kg / 罐、50kg / 桶等规格。
2. 储存条件
密封存放于阴凉、干燥、通风环境,避免阳光直射,储存温度 5-30℃;
远离火源、氧化剂,禁止与酸性物质混存;
未开封产品保质期 6 个月(从生产批号日期算起),开封后需在 7 天内用完。
3. 质量检验标准
检验项目 | 合格标准 | 检验方法 |
外观 | 均匀膏体,无颗粒、分层 | 目视观察(25℃,静置 24h) |
色差 ΔE | ≤2(与标准色样对比) | CIE Lab 色差仪 |
附着力 | 划格法 0 级(基材破坏) | GB/T 9286-1998 |
耐盐雾性 | 500h 无锈蚀、无脱落 | GB/T 10125-2021 |
耐紫外线老化 | 1000h 色差 ΔE≤3 | GB/T 16422.3-2014 |
储存稳定性 | 6 个月无分层、无返粗 | 加速老化测试(40℃,30 天) |
七、市场趋势与选型建议
1. 行业发展趋势
**化:无溶剂、低 VOC 产品成为主流,色浆选用**型无机颜料(如纳米级氧化铁颜料);
多功能化:集成着色、防腐蚀、抗菌、阻燃等复合功能,如建筑领域用 “着色 + 防霉” 硅烷膏体;
定制化:针对特定场景(如极端温度、强腐蚀环境)开发专用配方,颜色精准匹配客户需求。
2. 选型核心要点
按基材选型:金属基材优先选氨基、环氧基硅烷(高附着力、防腐蚀),塑料基材选环氧基或巯基硅烷(相容性好),混凝土基材选氨基硅烷(耐碱性强);
按使用环境选型:户外场景选紫外线稳定型产品,工业腐蚀环境选耐化学介质型产品,低温环境选低温固化型产品;
按施工要求选型:垂直面施工需关注触变性(屈服值≥8Pa),薄层施工需关注流平性(触变指数≤3)。
八、常见问题与解决方案
问题现象 | 产生原因 | 解决方案 |
施工后表面流挂 | 膏体触变性不足,施工厚度过大 | 选用高触变性产品,控制单次施工厚度≤0.5mm |
颜色不均、发花 | 色浆分散不均,搅拌不充分 | 延长搅拌时间,加入适量分散剂,或更换相容性更好的色浆 |
固化后附着力差 | 基材表面处理不彻底,硅烷选型不当 | 重新处理基材(除油、除锈、活化),更换适配基材的硅烷类型 |
储存后分层、沉淀 | 增稠剂用量不足,储存温度过高 | 增加增稠剂比例,改善储存条件(低温通风),使用前充分搅拌 |
户外使用后褪色 | 色浆耐紫外线性能差,未加紫外线吸收剂 | 选用紫外线稳定型色浆,添加专用紫外线吸收剂 |
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