高性能疏水防污涂料及其应用

《高性能疏水防污涂料及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、广东建材2010年第2期研究与探讨高性能疏水防污涂料及其应用黄月文(中科院广州化学有限公司)摘要：本文以有机硅氟材料为主要原料，通过化学改性技术和反相乳化技术分别制备了两种溶剂型和水基疏水防污涂料，用FTIR、DSC和TGA等进行了分析表征，研究了它们的渗透性、疏水防污性、硬度、附着力和防腐性及其在内外墙、石材、陶瓷、水泥制品、卫生I’日J的防水抗污处理和混凝土公路桥梁养护、文物保护中的一些应用。关键词：疏水防污涂料；水性有机硅；表面处理疏水涂料能使固体底物很好地直接隔离水和空气、酸雨及阳光的直接接触，从而减少

2、或延缓腐蚀，提高材料的使用寿命。据文献报道，腐蚀是能量和材料损失的主要原因，全球每年因腐蚀而损失1／5的能量和4．2％的国民生产总值(GNP)，单独美国估计就有超过一千亿美元的经济损失[1】。有机硅氟材料具有优异的耐候性、高温稳定性、防腐蚀性和低的表面张力，是高性能涂料(即高耐候性、高耐沾污染、高保色性和低毒性)的首选材料，特别是水性有机硅涂料已在建筑领域得到有效应用，然而国内以水和低毒的溶剂汽油为介质的高性能涂料的成功开发应用很少见到报导。我们通过长期的开发研究和市场应用跟踪，在原有技术的基础上[2-31，通

3、过化学改性技术和机械乳化技术制备了溶剂型和水性有机硅氟涂料，研究了这些涂料的性能，探讨了它们在内外墙、石材、陶瓷、水泥制品、卫生间的防水抗污处理和混凝土公路桥梁养护、文物保护中的一些应用，大部分已实现产业化。1实验1．1主要原料四乙氧基硅烷(TEOS)、含氢硅油、羟基硅油、功能性聚硅氧烷、硅烷、助剂为市售工业品，含氟树脂FS防污(I)m蹦婉]倍删洲燃0￡P百帅蝌圆聘黼磊丽≯鹏裱辩≮k酣+乳恻l+肪荆』萼苎生舍聃油船-3黼黼～-翔草篡篓，qft嘣醐U固术硼·硅蠕+I喇黼靠埘——二—+束■曩育机磕涂辩图1溶剂型硅氟

4、涂料(1)(2)和水性有机硅涂料(3)(4)的配制图示剂、催化剂、乳化剂为自制样品。1．2配制方法分别按图1所示的方法制备两种溶剂型氟硅防护涂料和两种水性有机硅防护涂料。2结果与讨论2．1溶剂型疏水防污涂料的性能及表征我们将较小分子的低聚硅氧烷或硅烷混合，在催化剂作用下水解成活性成分，在有机醇分子和分散稳定剂的作用下可稳定一段时间，随着溶剂的挥发，这些活性分子互相靠近而聚合成具有较高强度的大分子网络。由于初始分子量小，NFGS涂料对底材渗透性优异，活性基团与底物牢固结合，粘附力强(1级，见表1)，同时在干燥过程

5、中低表面能的基团或分子一定程度排向空气一侧，涂膜具有明显的疏水防污性，水接触角高达100。以上。这些活性分子在催化剂作用下反应交联，交联密度高，强度大(9H)，防腐蚀性优良。表1溶剂型防护涂料的性能指标NFGSNFS参考方法涂膜透明性光亮透明亚光半透明目测硬度9H2HGB／T6739—1996水接触角101。106o接触角测定仪附着力l级GB／T1720—1989防腐蚀性在酸、碱、盐中浸泡3天表面GBl763-79均无变化室外半年涂丁．水泥保色性室外半年无变化有点泛白砂浆块图2是NFGS的热失重分析TGA曲线表

6、明涂膜在670。C时只失重1096，具有优良的耐热性，与元素有机化合物的高温稳定性相一致。图3是NFGS的FTIR红外光谱图。图中除清楚见到聚合的Si—o-Si特征峰和C—H吸收峰外，还可见一17—研究与探讨广东建材2010年第2期量度(℃)图2NFGS的热失重TGA曲线文致lcmlI图3溶剂型NFGS的FTIR2168cm’1的Si-H吸收峰，SiO—H峰很弱。含氟树脂防污涂料Fs系列具有优异的耐候性和疏水防污性已广泛地应用文化石和外墙涂料上，经其处理的底材基本不改变原有的色彩和光泽，但其表面硬度较低，只有2

7、B，瞻低于100℃，并且成本较高。将有机硅改性含氟树脂涂料，除可降低涂料的价格外，还可提高涂料的硬度(2H)和附着力。此外，在差示扫描量热仪DSC测试中还可看到改性复合涂料NFS具有较高的玻璃化转变温度Tg(275℃，见图4)。■发‘℃)图4溶剂型NFS的DSC图2．2水性有机硅疏水防污涂料水性有机硅疏水防污涂料以水为分散介质，明显具有环保、节能、减排和经济效益，它的目标之一就是达到或接近溶剂型涂料的性能，在处理多孔无机底材场合中非常合适。图l中列出了水稀释和水乳型有机硅两种水性憎水防污涂料的配制方法。它们的性

8、能列于表2中。一18一袁2水性有机硅疏水防污涂料的性能指标水稀释犁水乳液型参考方法涂膜透明性光亮透明半透明全／1i透明目测硬度6H<6BGB／T6739一l996水接触角98o101o接触角测定仪附着力1级2级GB／T1720—1989砂浆吸水率0．68O．20JISA6203室外半年涂丁．水泥保色性有点泛白砂浆块表2是两种水性有机硅疏水防污涂料的一些主要性能，水稀释有机硅涂料具有储存