改性有机硅树脂在涂料中的应用进展

 

尽管有机硅树脂具有许多优异性能,但也存在一些问题:需高温(180~220℃)固化,固化时间长,不利于大面积施工;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...

尽管有机硅树脂具有许多优异性能,但也存在一些问题:需高温(180~220℃)固化,固化时间长,不利于大面积施工;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。为克服这些缺点,常用其他有机树脂对有机硅树脂进行改性。改性有机硅树脂通常兼具两种树脂的优点,可弥补它们在性能上的不足,从而提高性能、拓展应用领域。

醇酸改性硅树脂 醇酸树脂改性有机硅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,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,同时改善了有机硅树脂的固化性能,降低了有机硅树脂的成本。三木公司有机硅项目组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等优点,又具有有机硅树脂的耐热、耐大气老化抗水介质腐蚀等性能。

聚酯改性硅树脂 聚酯树脂中不含双键,又是热交联固化,涂膜交联密度比气干型醇酸树脂膜高出很多,因而其耐候性优越得多;但和有机硅涂料相比,其耐候性大为逊色。在同样条件下制备不同硅氧烷含量的有机硅改性聚酯树脂涂料,有机硅改进耐候性也较明显。

聚酯-氨基涂料使用温度在120~150℃,有机硅改性聚酯树脂涂料的使用温度可达180~200℃,聚酯改性硅树脂涂料使用温度高达400~500℃,耐热性大为提高。

有机硅改性聚酯涂料的最大用途是卷材涂料,由于引入了有机硅组分,提高了涂料耐热性、降低了表面能,改进了抗微裂纹性;聚酯改性硅树脂涂料可以用于烹调器具、取暖器、家庭用器具、烘炉、烤架和其他耐高温装置,具有中等耐热性能和较高的装饰性。

丙烯酸改性有机硅树脂 羟基丙烯酸酯单体或其低聚型树脂及中间体,可以通过有机硅分子中的羟基反应而引入有机硅改性,含有双键的有机硅单体、中间体和丙烯酸酯单体进行加成反应或硅氢化反应,使有机硅改性丙烯酸树脂的途径更多样化,但国外报道较多的是含双键的硅氧烷单体或大单体和丙烯酸酯单体共聚改性。

丙烯酸树脂颜色浅,透明度好,有很强的光、热和化学稳定性,因而具有较好的耐候性、耐沾污性,中等的耐酸、耐碱等性能,多用于户外的装饰与保护涂料。但丙烯酸树脂的耐寒、耐水、耐碱性及电气性能较差,有机硅改性可以些不足,还可提高共耐热性和抗沾污性,工艺上也易于实现,国内已有报道,但产品性价比不突出。

含双键的硅氧烷单体如3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)和丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)在偶氮二异丁腈存在下,进行游离基聚合反应,制得硅氧烷含量分别为0、10%、20%、30%的系列树脂,用同一色漆配方分别制成白磁漆,进行户外曝晒试验2年及加速老试验,结果证实,MPTS用量占总单体量的30%时,耐候性最好,其物理性能与综合性能也较好。

环氧树脂改性有机硅涂料 用环氧树脂对有机硅进行改性,可以提高有机硅树脂对基材的附着力,提高有机硅树脂的防腐性、耐溶剂性。中科院化学所用聚二甲基硅氧烷改性邻甲酚酚醛环氧树脂,其内应力大幅度降低,抗开裂指数大为提高。

三木集团用分子量适中的环氧树脂与有机硅中间体(低分子硅醇)进行反应,得到综合性能良好的环氧改性硅树脂,对有机硅树脂耐热性影响不大,却大大提高了附着力的防腐性,得到了广大客房的欢迎。

其他树脂改性有机硅涂料 有机硅改性的聚氨酯涂料广泛用于飞机蒙皮、大型储罐表面、建筑屋面和文物的保护。中科院兰州化学物理研究所用羟基封端的聚二甲基硅氧烷与醇解蓖麻油改性聚氨酯预聚体进行共混改性,共混物的的固化速度得到改进,成膜后的附着力、硬度、耐热性也得到提高。该所还以有机硅改性漆酚树脂为基料,制得具有耐沸水及抗水蒸气渗透性的涂料,可长期用于设备的防腐。上海建筑科学研究院采用环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂共聚时在主莲中引入特殊的亲水官能团制成水溶性环氧硅丙树脂,该树脂具有优异的物理机械性能,并有较好的耐老化、抗紫外线及防腐性能;用该树脂制成的涂料基本无毒、施工简便,涂膜综合性能好,并具有较好的装饰效果。晨光化工研究院采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈与有机硅进行共聚,研制出一种电子器件浸渍料。


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