999久久久蜜桃TV,国产精品禁18久久久久久 ,久久久亚洲精品成人7777,久久处女精品,激情亚洲一区国产精品久久久久,国产乱伦操第一页,一级强奸操逼片一区二区三区,产国传媒91一区久久无码,国产极品美女到高潮无套久久,色色欧美色色

返回頂部
返回首頁
返回首頁
home 您現在的位置: 首頁 >涂料助劑 > 詳細信息
有機硅在涂料工業中的應用
2022年09月02日    閱讀量:     新聞來源:涂料在線 coatingol.com  |  投稿

涂料中所使用的助劑大多是表面活性劑,通過降低氣液、液固或者氣固界面的表面張力,達到流平、消泡、分散及提高附著力的效果。有機硅類化合物具有較低的表面張力,有較高的表面活性,在涂料體系有廣泛的應用,是涂料助劑的重要品種。

有機硅在涂料工業中的應用 涂料在線,coatingol.com

用于涂料體系的有機硅助劑從化學成分來分,主要包括硅烷和硅油兩大類,如圖1 所示涂料在線coatingol.com。硅烷主要是一些小分子化合物,在涂料中主要用作附著力促進劑、交聯劑和分散劑等;硅油類助劑主要成分是改性硅油,通過調整助劑的相對分子質量、改性基團R 的種類和含量以及端基的官能團的種類,可以得到各種不同性能的助劑。

有機硅在涂料工業中的應用 涂料在線,coatingol.com

1 用作涂料流平劑的有機硅助劑


涂料用流平劑的結構一般由與體系相容鏈段和與體系不相容并且表面張力低于體系的鏈段兩部分組成。成膜過程中,由于低表面張力不相容鏈段的分離遷移作用,助劑會自發遷移到涂料體系的表面,形成單分子膜,從而為體系提供均勻的表面張力,消除因表面張力梯度所引起的各種漆膜表面弊病。


有機硅流平劑是涂料流平劑中的一個重要大類,一般來說,低相對分子質量( <5 000) 的聚二甲基硅氧烷就可以作流平劑使用,但是因其相容性不佳,使用受到較多限制,流平效果也不夠出色,無法應用于高檔體系。目前在涂料中廣泛使用的有機硅流平劑是各種改性硅油,根據改性種類的不同,主要有聚醚改性硅油、聚酯改性硅油、苯基改性硅油、烷基改性硅油、苯基烷基共改性硅油以及烷基-聚醚共改性硅油等,其中聚醚改性硅油由于其結構可以在很大范圍內調整,性能可以覆蓋多種不同要求,可適用于各種體系,是目前有機硅流平劑的主要品種。

聚醚改性有機硅的基本結構見式( 1) 。

有機硅在涂料工業中的應用 涂料在線,coatingol.com

其中m、n 的數值決定了結構當中硅氧烷鏈段的含量,m/n 值越小,相應的硅含量越高; 而x、y 值決定了聚醚鏈段的相對分子質量和親水性( x 表示環氧丙烷單元的數量,是疏水單元,y 表示環氧乙烷單元的數量,是親水單元,當x>y 時,聚醚鏈段以疏水為主,x<y 時,聚醚鏈段以親水為主) ,m、n、x、y 的數值決定了相應的聚醚改性硅油的性能,也決定了它們的用途。


如需要流平劑有較好的手感和防縮孔能力時,通常需要較高的硅含量和較長的硅氧烷鏈段長度,可以通過提高m、n 值來達到要求; 當需要流平劑具有良好的消泡能力時,需要較高的硅含量和環氧丙烷含量,可以通過提高m、n、x 的值,降低y 值達到要求;當需要提高助劑的使用安全性,降低產生漆膜弊病的風險時,需要相對比較低的硅含量,可以通過提高m,降低n 的數值來達到要求; 當需要用于水性體系時,由于需要有一定的水溶性,故需要不太高的硅含量和較高的親水鏈段環氧乙烷的含量,可以通過提高m和y 的數值達到要求。


當流平劑需要用在高溫體系( 如烤漆) 時,由于聚醚的分解溫度較低,容易在使用過程中分解,造成一些漆膜表面的弊病,如重涂不良、縮孔等,這時需選擇含有耐高溫基團( 如烷基改性硅油、苯基改性硅油和聚酯改性硅油等) 改性的硅油,相對來說,烷基改性硅油除了可以提供流平效果以外,還具有良好的消泡效果,但是其相容性不佳,通常不適合用于清漆。而苯基硅油和聚酯改性硅油的相容性都比較好,適合用在高溫清漆體系,同時提供優異的相容性和耐高溫性能。


隨著技術的發展,近來出現了一些有機硅與丙烯酸酯結合的流平劑,這類流平劑同時結合了兩者的優點,兼具優異的前期流平和后期流平效果。根據其化學結構的不同,可分為丙烯酸酯改性有機硅流平劑( 有機硅為主鏈,丙烯酸酯為側鏈) 和有機硅改性丙烯酸酯2 種類型,而有機硅改性丙烯酸酯流平劑除了可以提供流平效果,還可以附帶提供耐污效果。


2 用作涂料消泡劑的有機硅助劑


作為涂料用消泡劑通常需要具有比應用體系低的表面張力,同時與應用體系不相容。有機硅由于其低極性結構,與大多數涂料樹脂體系均不相容,故被廣泛用作涂料消泡劑的原料。


通常,相對分子質量較大( 10 000 ~ 100 000) 的聚二甲基硅氧烷即可作為涂料消泡劑使用,目前,這類消泡劑廣泛應用于重防腐等體系中。為了提高消泡效率,還可以加入一些白炭黑作為增效組分。另外,由于有機硅的消泡效率較高,在極低的添加量下就有很好的效果,為了便于添加,通常將有機硅消泡劑制成較低濃度的溶液,以適應實際生產的需要。


在溶劑型涂料體系中,為了增強涂料的消泡能力,會用氟碳改性有機硅,通過在有機硅主鏈中引入相容性和表面張力更低的氟碳鏈段,進一步降低涂料與體系的相容性,極大地提高消泡效果,通常引入的氟碳鏈越長,消泡效果越好,這類消泡劑通常是有機硅消泡劑中的高端品種。


在水性涂料體系中,由于水性樹脂的極性較高,常規的聚二甲基硅氧烷與體系的相容性有限,難以直接用作消泡劑。通常需要用聚醚對聚二甲基硅氧烷進行改性,特別是在高光體系中的應用更是如此。通常,聚醚改性的程度越高,相容性越好,但消泡效果也會隨之下降,一般需要根據體系消泡的難易程度,選擇合適的改性比例,在滿足消泡能力的條件下,硅含量越低越好。


水性有機硅消泡劑根據其自身狀態的不同,分為濃縮型和乳液型2 大類,濃縮型消泡劑抑泡能力強,但不易分散,在使用時需要強剪切; 乳液型消泡劑由濃縮型消泡劑乳化得到,通過乳化,極大地提高了使用的便利性,只需要簡單的攪拌即可引入到體系中。


3 有機硅基材潤濕劑


水性體系中由于水的表面張力太大,對底材( 特別是低表面張力底材) 的快速潤濕較困難,故在水性涂料體系中,基材潤濕劑的使用尤為重要。有機硅基材潤濕劑由于其廣泛的適用性,在水性涂料體系中得到了廣泛使用。


式( 2) 是典型的水性體系基材潤濕劑的結構。

有機硅在涂料工業中的應用 涂料在線,coatingol.com

從式( 2) 可以看出,基材潤濕劑其實是一類特殊的聚醚改性硅油,其相對分子質量通常很小。由于底材的快速潤濕是一個動態的過程,并且按照物理化學的原理,潤濕劑的作用原理是通過快速遷移到體系的表面,降低體系的表面張力,從而達到底材潤濕的效果。而根據分子運動論的觀點,分子的遷移速度在很大程度上取決于相對分子質量,相對分子質量越小,遷移速度相對越快。故相對分子質量較小的聚醚改性硅油經常作為基材潤濕劑用于水性體系。


進一步研究發現,用作基材潤濕劑的聚醚改性硅油用于水性體系中,由于其特殊的結構[見式( 3) ],其中的有機硅鏈段可以充分伸展,將大量的—CH3對外伸展,從而極大地降低體系的表面張力。通常中高相對分子質量的聚醚改性硅油在水性體系只能將表面張力降低到25 ~ 26 N/m,而小分子的基材潤濕劑通常可以將表面張力降低到22 N/m 以下,最低的可以到20~ 21 N/m。如此低的表面張力,使得加了基材潤濕劑的水性涂料可以潤濕絕大多數低表面張力的底材,甚至可潤濕聚四氟乙烯底材。同時由于基材潤濕劑能將水性體系的表面張力降到很低的程度,故基材潤濕劑可以賦予體系良好的防縮孔性能和噴涂施工時的霧化效果。

有機硅在涂料工業中的應用 涂料在線,coatingol.com

由于基材潤濕劑的相對分子質量較小,其有機硅鏈段非常短,故無法賦予漆膜表面良好的滑度( 通常滑度來自于較長的有機硅鏈段) 。當對漆膜的滑度有要求時,基材潤濕劑通常與高相對分子質量的有機硅流平劑搭配使用,這也是基材潤濕劑與普通的有機硅流平劑的不同之處。


4 用作耐磨助劑的有機硅助劑


對耐磨性能有要求的體系,除了從樹脂角度提高交聯密度外,添加助劑也是一種常見的手段,采用有機硅助劑是常用的一種方法。常見的有超高相對分子質量有機硅微球、超高相對分子質量有機硅乳液以及有機硅納米改性劑等。


超高相對分子質量耐磨有機硅微球內部有輕微交聯結構的高相對分子質量聚硅氧烷的分散體,微觀上呈微球狀,加入體系中后,最終會在漆膜表面定向排列,形成一層聚硅氧烷薄膜,從而為體系提供優異的滑度和表面耐磨效果。


在水性涂料體系中,除了有機硅微球以外,超高相對分子質量有機硅乳液也是常用的一類耐磨助劑,它們通常由有機硅乳液聚合而得,內相黏度極高,相對分子質量可達到上百萬,加入體系中在成膜以后,可以在表面形成一層超高相對分子質量的有機硅薄層,從而提高了漆膜的耐磨效果。


最近,有人開發了一類特殊結構的有機硅耐磨助劑,其化學成分為籠形聚倍半硅氧烷,結構如式( 4) 所示,這是一個低聚的籠形有機硅化合物,其中,R 基團可以是各種反應型基團,如羥基、環氧基、丙烯酸雙鍵等,將其加入體系當中,其反應型基團可以參與樹脂固化反應,從而在體系中引入了類似無機硅氧烷的結構,可以同時提高體系的柔韌性與耐磨效果。

有機硅在涂料工業中的應用 涂料在線,coatingol.com

5 用作涂料樹脂改性的有機硅助劑


有機硅材料通常具有一些特殊的性能,如表面滑爽、耐磨、耐候、低溫柔韌等性能,通過一些帶有反應型官能團的有機硅材料作為改性助劑,可以在樹脂體系中引入有機硅鏈段,從而將有機硅材料的優異性能引入到涂料體系中,如圖2 所示。

有機硅在涂料工業中的應用 涂料在線,coatingol.com

樹脂改性用有機硅材料分別帶有各種不同的官能團,通常都是兩端帶有反應型基團的有機硅聚合物。帶碳羥基的有機硅材料通常與聚氨酯材料有較好的反應能力,可以用于聚酯或者聚氨酯樹脂的改性; 帶有環氧基團的有機硅材料可以用于環氧樹脂的改性; 兩端帶有丙烯酸酯雙鍵的有機硅材料可以用于光固化樹脂的改性,帶有丙烯酸酯雙鍵的有機硅材料還可以用于有機硅改性乳液的合成反應; 帶有氨基的有機硅材料可以用作有機硅改性聚酰亞胺樹脂的合成,用于一些高端用途; 帶有羧基的有機硅材料可以用作粉末涂料樹脂的改性并參與反應。


6 用作耐污助劑的有機硅助劑


在某些特殊領域( 如3C) 應用的涂料體系,通常有表面耐污的要求。耐污助劑大多是各種特殊結構的有機硅助劑,如式( 5) 所示,它們通常含有一些能夠與體系反應的有機硅基團R,同時具備一些可在表面伸展的有機硅鏈段,正是這些伸展的有機硅鏈段提供了優異的耐污效果。

有機硅在涂料工業中的應用 涂料在線,coatingol.com

當R 為羥基時,可以用于聚氨酯體系和氨基烤漆體系,羥基含量低的時候適用于溶劑型體系,羥基含量高的時候,適用于水性體系; 當R 為丙烯酸酯雙鍵時,可以用于光固化體系; 當R 基團為環氧的時候,可以用于環氧體系。


7 用作顏填料分散劑的有機硅助劑


為了使顏填料能夠均勻地分散并防止沉降,分散劑是不可缺少的。從結構來看,分散劑含有親顏料基團和溶劑化鏈段。有機硅化合物經過合理的結構設計,可以得到能用作涂料體系分散劑的化合物。常見的硅烷偶聯劑就可以作為填料的分散劑使用,有時為了應對更高的要求,還可以設計一些特殊的結構,來達到更好的效果。


式( 6) 是用作水性涂料分散劑的有機硅化合物的示意圖。

有機硅在涂料工業中的應用 涂料在線,coatingol.com

由于通常顏填料表面( 特別是無機顏填料) 吸附了空氣中的水分或自身結構的原因,都含有一定的羥基,當有機硅化合物加入水性涂料體系后,其中的有機硅烷會水解產生相應的硅羥基,產生的硅羥基能與顏料表面的羥基進一步縮合,從而牢固地連接到顏料表面,在顏填料表面產生分子吸附層,再加上其所含有的親水的溶劑化鏈段所提供的熵穩定作用,可以為顏填料在水性體系的分散提供穩定化作用,故特別適用于一些較難分散的無機顏填料特別是納米級的無機顏填料( 如納米氧化鐵、納米氧化鋅、納米氧化硅)的分散。作用機理如圖3 所示。

有機硅在涂料工業中的應用 涂料在線,coatingol.com

8 用作附著力促進劑的有機硅助劑


硅烷類附著力促進劑已廣泛應用于底材為玻璃、陶瓷、金屬鋅、金屬鐵以及一些塑料體系的溶劑型涂料體系中。其作用原理如圖4 所示。


有機硅在涂料工業中的應用 涂料在線,coatingol.com

如圖4 所示,硅烷中的烷氧基與體系中的少量水反應,生成硅羥基,硅羥基與底材表面的羥基反應,形成牢固的吸附層,而硅烷中所含有的R 基團中含有反應型基團( 針對不同的樹脂體系有氨基、環氧基、甲基丙烯酰基等) 則可以在交聯過程中與樹脂體系產生化學鍵交聯,在樹脂與底材之間提供很強的架橋作用,從而大大提高附著力。


與溶劑型涂料體系相同,在水性涂料體系中,當應用于玻璃、陶瓷以及部分金屬和塑料底材時,硅烷仍舊可以用作附著力促進劑,但是與溶劑型體系不同的是,由于水性體系以水為分散介質,通常適用于溶劑型體系的硅烷類附著力促進劑加到水性體系中,會因為水解速度太快,而很快失效,故在使用的時候只能在施工現場添加。


根據水性涂料體系的特點,開發出了適用于水性涂料體系的硅烷。通過調整硅烷結構中的R 基團的大小,通過R 基團的位阻效應,影響硅烷的水解速度,從而使硅烷的水解周期能夠與水性涂料的使用周期同步,提高水性涂料的貯存穩定性。


9 用作水性涂料外交聯劑的有機硅助劑


水性涂料特別是單組分水性聚氨酯體系,通常因為沒有交聯,故在性能方面不如交聯型雙組分聚氨酯體系。為了提高單組分水性聚氨酯的使用性能,經常在水性聚氨酯涂料配方中加入后交聯劑,如氮丙啶等,利用氮丙啶與水性聚氨酯中的羧基進行反應,提供一定的交聯度,從而大大提高涂料的最終性能,如耐水性和耐溶劑性等。


然而由于氮丙啶具有相當的毒性,在使用中受到限制,其次,氮丙啶的交聯速度太快,只能做成雙組分體系使用,第三,氮丙啶交聯劑無法提高水性聚氨酯對底材的附著力。


為此開發出了各種不同結構的新型外交聯劑,其中有機硅外交聯劑就是其中的一種,它的作用原理如圖5 所示。

有機硅在涂料工業中的應用 涂料在線,coatingol.com

常用的有機硅交聯劑一般含有環氧基團,在漆膜干燥過程中,外交聯劑中的環氧基團可以與水性聚氨酯中的羧基進行開環反應,產生化學鍵連接,另外通過其自身的交聯反應,從而得到一個三維的交聯結構,形成有機-無機雜化的體系,從而提高漆膜的耐水性和耐化學性等性能。


10 結語


有機硅分子的硅含量與相對分子質量的變化能改變助劑與涂料體系的相容性范圍,從而影響助劑在體系的分散狀態。根據不同涂料體系對應的流平、手感、重涂、潤濕等性能需求,合理篩選有機硅助劑類型才能獲得理想涂膜效果。引入更多特殊的官能團如有機氟結構,設計獨特的分子結構如星型,都將增添更多應用領域的功能助劑產品。


標簽:原材料今日頭條涂裝應用技術中心涂料助劑
免責聲明: 本文僅代表作者本人觀點,與中國涂料在線無關。本網對文中陳述、觀點判斷保持中立,不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考,并請自行承擔全部責任。本網轉載自其它媒體的信息,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。郵箱:23341570@qq.com
在線學堂更多
微直播專欄更多
微信關注WeChat
掃描關注微信,獲取涂料最新資訊 公眾號:中國涂料在線 您還可以直接查找
全站地圖

深圳網絡警察報警平臺 深圳網絡警
察報警平臺

公共信息安全網絡監察 公共信息安
全網絡監察

經營性網站備案信息 經營性網站
備案信息

中國互聯網舉報中心 中國互聯網
舉報中心

中國文明網傳播文明 中國文明網
傳播文明

深圳市市場監督管理局企業主體身份公示 工商網監
電子標識