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1、有机硅涂料研究进展精化10鲍凯学号：120103306041有机硅涂料研究进展摘要:综述了有机硅树脂涂料及有机硅改性醇酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、苯丙乳液、聚氨酯等涂料的研究与应用进展,指出了有机硅涂料的发展趋势。关键词:有机硅,涂料,硅树脂有机硅是第一个获得广泛应用的元素有机高分子化合物,因其独特的化学结构而具有优异的性能,广泛应用于国民经济的各个领域,在涂料工业中亦占有相当重要的地位。有机硅涂料是以有机硅聚合物或有机硅改性聚合物为主要成膜物质的涂料,它具有优良的耐热耐寒、电绝缘、耐电晕、耐辐射、耐潮湿和憎水、耐候、耐沾污及耐化学腐蚀等性能,近年来在产品性能改进及应用方面都得到
2、了迅速发展。1 硅树脂涂料以有机硅树脂为成膜物质制成的涂料主要有耐热耐候有机硅防腐涂料、耐搔抓的透明有机硅涂料、脱模和防潮涂料及耐辐射涂料等品种。涂料用有机硅树脂一般以甲基三氯硅烷(CH3SiCl3)、二甲基二氯硅烷[(CH3)2SiCl2]、苯基三氯硅烷(C6H5SiCl3)、二苯基二氯硅烷[(C6H5)2SiCl2]及甲基苯基二氯硅烷[CH3(C6H5)SiCl2]等为原料进行水解缩聚而制得。单体结构、官能团数目与比例对涂层性能的影响很大。硅原子上连接的有机基团种类对树脂的性能也有影响,不同的有机基团可使有机硅树脂表现出不同的性能。例如,当有机基团为甲基时,可赋予有机硅树脂热稳
3、定性、脱模性、憎水性、耐电弧性;为苯基时,赋予有机硅树脂氧化稳定性,在一定范围内可破坏高聚物的结晶性;为乙烯基时,可改善有机硅树脂的固化特性,并带来偶联性;为苯基乙基时,可改善有机硅树脂与有机物的共混性。在硅氧烷主链引入丁基,可增加其与醇酸树脂、聚酯树脂等的相容性;引入亚苯基、二苯醚亚基、联苯亚基等芳亚基及硅碳硼高聚物时,耐辐射性强、耐温可达300~500℃;主链结构为Si-N键的有机硅高聚物,其热稳定性在400℃以上。在实际应用中,可根据需要选用不同的有机硅单体,在有机硅树脂中引入不同的有机基团[1~2]。晨光化工研究院采用粘度为20~40mPa·s的羟基硅油、(CH3)2SiC
4、l2及甲基三乙氧基硅烷为原料,控制nR/nSi等于1·3~1·4,(CH3)2SiCl2与羟基硅油的质量比为70∶30,并采用滴加水的方式于50℃共水解1h,得到具有良好硬度和弹性的甲基硅树脂,可用于制备金属膜电阻器的阻燃涂料[3]。中科院化学所以CH3SiCl3为主要原料,以丙酮和二甲苯为溶剂,合成了摩尔质量分布窄的可溶性梯形聚甲基硅树脂,采用该树脂与一定量的铝粉、室温硫化硅橡胶配制成的高温防腐涂料,经250℃老化1000h,其柔韧性、耐油性和耐腐蚀性等均良好[4]。合肥工业大学用四官能团的硅酸酯与三官能团的烷基硅氧烷,通过严格控制共水解反应,制得兼有硅酸盐和有机硅聚合物特性的基
5、料,该基料与颜填料及其它辅助材料按一定比例配合可制成有机硅耐热涂料[5]。2 改性有机硅树脂涂料尽管有机硅树脂具有许多优异性能,但也存在一些问题:一般需高温(150~200℃)固化,固化时间长,大面积施工不方便;对基材的附着力差,耐有机溶剂性差,温度较高时漆膜的机械强度不好,价格较贵等。为克服这些缺点,常用有机硅树脂对有机树脂进行改性。改性有机硅树脂通常兼具两种树脂的优点,可弥补两种树脂在性能上的某些不足,从而提高性能、拓展应用域。改性方法有物理共混和化学改性两种,化学改性的效果一般比物理共混改性好。化学改性主要是在聚硅氧烷链的末端或侧链上引入活性基团,再与其它高分子反应生成嵌段、
6、接枝或互穿网络共聚物,从而获得新的性能。在涂料工业中,用有机硅改性的有机树脂主要有醇酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等。2·1 有机硅改性醇酸树脂涂料有机硅改性醇酸树脂涂料既保留有醇酸树脂漆室温固化和涂膜物理、机械性能好的优点,又具有有机硅树脂耐热、耐紫外线老化及耐水性好的特点,是一种综合性能优良的涂料。最早的改性方法是将有机硅树脂直接加到反应达到终点的醇酸树脂反应釜中即可;通过这样简单的混合,醇酸树脂的室外耐候性大大改进。另一种改性方法是制备反应性的有机硅低聚物,用以和醇酸树脂上的自由羟基进行反应;也可将有机硅低聚物作为多元醇与醇酸树脂进行共缩聚。通过化学反应改性的醇酸树脂耐候性更好
7、。湖南大学用醇解法制成的羟基封端醇酸预聚体与以水解法或异官能团法制成的有机硅预聚体进行缩聚反应合成出(A-B)n型结构的有机硅-醇酸嵌段共聚物,并以该嵌段共聚物为基料制成清漆;该清漆综合性能优良,既具有醇酸树脂清漆的室温固化、漆膜柔韧性、冲击强度和附着力好的优点,又大大提高了耐热、耐大气老化和抗水介质腐蚀等性能[6]。2·2 有机硅改性丙烯酸树脂涂料有机硅改性丙烯酸树脂涂料具有优良的耐候性、保光保色性,不易粉化,光泽好;大量用于金属板材的预涂装、机器设备的涂装及建筑物
