环氧聚硅氧烷与丙烯酸聚硅氧烷面漆的性能比较 Hempel

sunny · 发表于 2009-4-27 13:57:47

本帖最后由 sunny 于 2009-5-3 07:31 编辑

利用有机-无机混接技术，使两种材料形成共享一个化学键的聚合体网络，是聚硅氧烷的主要化学反应。混接技术主要有四个方面：有机基体、无机基体、互穿网络和真接枝。通过混接技术，聚硅氧烷涂料实现了将有机物的最佳特性（如容易加工、绕性、韧性、光泽和气温固化）和无机物的最佳特性（惰性、硬度、附着力和抗化学性，耐高温、耐候、耐紫外线和耐磨）有机地结合在一起。常见品种有脂肪族环氧改性聚硅氧烷、丙烯酸改性聚硅氧烷、丙烯酸尿烷改性聚硅氧烷、硅溶胶混接物及有机硅溶胶等，目前国内市场上主要是前两者。

我们认为环氧-聚硅氧烷将环氧树脂强大的粘结力和防腐性与硅氧烷突出的保光保色性巧妙地共享于一体，达到“强—强联合”的效果，更符合重防腐领域的需要；而丙烯酸-聚硅氧烷，则是丙烯酸树脂与聚硅氧烷两者的保光保色性“叠加效应”，较适合于装饰性、耐久性要求高的工程。有人从两种改性硅氧烷投入市场时间顺序，认为丙烯酸聚硅氧烷是第二代聚硅氧烷而环氧改性聚硅氧烷是第一代，并由此推断丙烯酸聚硅氧烷性能更好。笔者认为这种推论值得商榷。

聚合硅氧烷涂料优异的性能，主要取决于聚合硅氧烷树脂中的Si-O键和Si-O键含量！即聚合硅氧烷面漆中无机聚硅氧烷树脂的含量高低（一般在37-77w/w%之间）。无机聚硅氧烷树脂与有机环氧树脂或丙烯酸树脂进行反应，使涂层附着力和内聚力性能被优化。例如丙烯酸聚硅氧烷面漆大约有63w/w%的无机聚硅氧烷树脂成份被丙烯酸树脂改性。那么，环氧聚硅氧烷面漆与丙烯酸聚硅氧烷面漆的性能是否相同呢？

表1列举了目前国际市场上的5种聚硅氧烷面漆，主要由四个油漆供应商提供，应用于钢结构防腐上：

表1 从主要供应商中选出的聚硅氧烷(Me/Ph 指甲基苯基)

从耐候性能、机械性能、耐渗水性几个方面，分析5种聚硅氧烷面漆的差异。

①两种聚硅氧烷面漆加速老化试验(QUV-A)——保色性

结论：环氧聚硅氧烷品种A、环氧聚硅氧烷品种B、丙烯酸聚硅氧烷品种E 三者性能优异且很相似！

②两种聚硅氧烷面漆加速老化试验(QUV-A)——保光性

试验结果表明：低改性的丙烯酸聚硅氧烷面漆（品种E）的保光性最好，其次是环氧聚硅氧烷面漆（品种B），而高改性的丙烯酸聚硅氧烷面漆（品种D）的保光性最差（但是会比聚氨酯面漆好）。因此，不能一般地断定丙烯酸聚硅氧烷面漆通常会比环氧聚硅氧烷面漆具有更好的或更坏的保光性。关键仍在要硅氧烷树脂的含量。

③两种聚硅氧烷面漆渗水性对比：

试验结果表明：环氧聚硅氧烷A、环氧聚硅氧烷B渗水率均低于丙烯酸聚硅氧烷E和D，间接表明其防水、防腐性能较优秀。

④两种聚硅氧烷面漆附着力和内聚力
涂膜和基材的附着力以及涂膜自身的内聚力是影响防腐性能的又一个比较重要的指标，聚硅氧烷面漆确实具有高强度的附着力和内聚力。也是一种高强度的耐磨涂料。高强度的Si-O键以及多数量的氢氧基团，使得涂膜具有良好的附着力。通常，聚硅氧烷面漆的最低的附着性相当于传统的环氧涂料，并且要比脂肪族的聚氨酯涂料附着性高。

当然，聚硅氧烷涂料和聚氨酯涂料比较，最主要的特点是更好的保光保色性和不含异氰酸酯。这就在保护性和安全、健康和环保方面优于聚氨酯涂料。

聚硅氧烷的杰出保光保色性来源于硅-氧键的强度（Si-O-Si 的键能为446千焦耳/摩尔）比碳-碳键（C-C的键能为358千焦耳/摩尔）的强度更高，因此需要更高的能量才能把它打开。在实验室按照ASTM G53-93方法，对聚硅氧烷涂料和聚氨酯涂料进行人工加速老化对比试验（QUV）。结果显示，聚氨酯涂料在2000小时时尚能保持原始光泽的75%，到4500小时光泽只剩下原来的10%左右。而聚硅氧烷涂料在4500小时时光泽可保持到原始光泽的75%，8000小时时光泽仍可达原来的45%左右。下图的纵坐标是涂料原始光泽的百分数，横坐标是试验小时数（X1000）。

加速老化试验（ASTM G53-93，QUV-A）

中国国家涂料质量监督检验中心对老人牌聚硅氧烷配套涂层（老人牌无机富锌底漆/环氧云铁中间漆/聚硅氧烷面漆）进行耐候性和防腐性检测，结果如下：人工加速老化试验（GB/T1865）：按保护性漆膜综合评定（GB/T1766）：6000小时 0级、9000小时 1级、9300小时2级耐盐雾试验（GB/T1771）：按GB/T1740评定，10000小时漆膜无变化1级

老人牌聚硅氧烷涂料55000是由脂肪族环氧、丙烯酸尿烷与硅氧烷三者混接的环氧聚硅氧烷涂料，具有高固体份（85%V/V）和低VOC(160g/l)以及高光泽的特性和非常优异的制漆性能、耐候、保光保色性和耐化学性，是一种环境友好型高档面漆涂料。

⑤三种面漆性能的比较
以老人牌聚氨酯、氟碳、聚硅氧烷三种涂料产品为例，它们的主要性能对比列表如下(供参考)：表3 老人牌聚氨酯、氟碳、聚硅氧烷三种涂料主要性能对比表

主要参考资料:
1、徐国强等          重防腐蚀聚硅氧烷涂料       《涂料工业》2004 第8期
2、Erik Graversen    环氧聚硅氧烷与丙烯酸聚硅氧烷面漆的性能比较 Hempel A/S
3、李荣俊等编       海虹老人牌工业漆论文集（内部）  海虹老人牌工业防护部  1999.1～2004.5