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一、有机硅系涂料助剂
助剂在涂料中作用和品种在本书第六章中已作介绍,有机硅系助剂是涂料助剂中的重要系列产品。有机硅树脂是以硅氧键链(-Si-O-Si)为骨架,硅原子上接有机基团的一类聚合物。绝大多数有机硅树脂都带有低表面能的侧基,特别是烷烃基中表面能最低的甲基。因此有机硅分子有很高的化学稳定性以及很低的表面能。作为涂料助剂正是借助这种高的表面活性,如很低的表面张力和摩擦系数等,按品种及其作用简介。
(一)聚二甲基硅氧烷
因为分子通体为甲基,故表面张力极低,是通常说的甲基硅油,它不溶于水、低级醇、丙酮、乙二醇等,却能溶于脂烃、芳烃、高级醇、醚、酯等、氯化烃等大多数有机溶剂。在涂料系统内,它的溶解性和相容性一般随粘度的增大而减小。可以根据其粘度大小选用来调节它的溶解性和相容性,突出其防缩孔、流动控制、增滑、消泡或锤纹效应,以适应涂料系统的应用要求。聚二甲基硅氧烷的表面张力过低,与涂料系统的表面张力相差太悬殊,二者极不平衡,故作为涂料助剂,易导致种种负效应如缩孔、附着力降低和再涂性问题。克服这些不足,要对聚二甲基硅氧烷进行改性。
(二)有机基改性聚硅氧烷
带活性基的聚甲基硅氧烷:Si原子上接有基干氢键,或以羟基封端。这种羟基硅油和含氢硅油,主要作防发花剂和防浮色剂。
苯基、高烷基改性聚硅氧烷:有明显的流平作用,多用于聚酯体系的涂料。对修补漆膜层间附着力无负效应;也无稳定泡沫的作用,高烷基改性的聚硅烷还有优异的消泡性。
带有机锡基团的聚硅氧烷:起防污作用。Si原子上连接基团Y=R1-Si-R'',当Y为三丙基锡或三丁基锡基时,它的防污性最佳,且对人的毒性亦低。用于船底防污漆中,防污生与Sn和Si的原子数比例有关,最佳比值是Sn:Si≥1:12,母体水解缩聚后,生成的-Si-O-y基团会被缓慢水解,水解速度比-Si-OR慢得多,结果生成-Si-OR慢得多,结果生成-Si-OH和稍溶于水的有机锡化合物如YOH,Y2O,YHCO3或Y2CO3。这些化合能与一些-Si-OH又重新结合而回到聚硅氧烷链上,这可能就是这种防污剂较长久的耐漂洗性和防污时效的一个原因。
聚二甲基硅烷-聚醚嵌段共聚物:这类聚醚改性的有机硅有极好的表面活性和相溶性的综合平衡,有润湿、流平、抗浮色、防发花、防缩孔、增滑、抗划伤等作用,无负效应。它不仅能用于溶剂型涂料,更因其有水增溶基团,在水性涂料中应用效果好,可作消泡剂。
聚甲基高烷基硅氧烷-聚醚嵌段共聚物的表面张力较大,与漆基相溶性更好,故流平性特别好,负效应更小,并有优良的消泡、防发花、抗浮色性、但防缩孔、增滑、润湿等性能不及聚二甲基硅烷-聚醚嵌段共聚物。
聚二甲基硅氧烷-聚酯嵌段共聚物:在150℃以上的高温下稳定,甚至在220℃也不会分解。漆膜仍保持其优异的表面效应:流平、防缩孔、抗浮色、防发花以及防划伤、增滑。热稳定性优于聚醚改性的品种。一般用于溶剂型涂料。
二、硅烷偶联剂
工业上硅烷偶联剂一般结构式为X3-Si(CH2)n-y,n=0-3,X是连在Si原子上的水解基团,y是与有关树脂相溶的有机基团,如乙烯基、氨基、巯基和环氧基。见表
硅烷偶联剂在涂料中作用主要是增加涂料附着力,改善颜料、填料的表面性能,增加颜料的润湿分散性能。
硅烷偶联剂在涂料中使用,在国内外尚属较新的课题。
几种在涂料中应用的硅烷偶联剂
序号 名称 分子式 应用范围
1 乙烯基三乙氧基硅烷 H2C=CHSi(OC2H5)3 不饱和聚合物
2 乙烯基三(甲氧乙氧基)硅烷 H2C=CHSi(OCH3CH2OCH3)3 "
3 乙烯基三乙酰氧基硅烷 H2C=CHSi(OOCH3)3 "
4 (γ-甲基丙烯氧基)丙基三甲氧基硅烷 H2C=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3H2NCH2CH2Si(OC2H5)3 "
5 (γ-氨基丙基)三乙氧基硅烷 环氧、酚醛、尼龙
6 [γ-(β-氨乙基)氨基丙基]三甲氧基硅烷 环氧、酚醛、尼龙
7 (γ-给水甘油醚基)三甲氧基硅烷 H2NCH2CH2NH(CH2)3Si(OCH3)3
H2C——CHCH2O(CH3)2Si(OCH3)3
HSCH2CH2CH2Si(OCH3)3 几乎所有树脂
8 [β-(3,4-环氧基环已基)乙基]三甲氧基硅烷 O——○-CH2CH2Si(OCH3)3 几乎所有树脂
9 γ-氯丙基三甲氧基硅烷 CICH2CH2CH2Si(CH3)3 环氧树脂
10 环氧树脂 |
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