有机硅在涂料助剂中应用

baba · 发表于 2008-7-30 15:05:31

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