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有机硅氧烷在涂料中的应用

       涂料的树脂与基材表面的附着通常很小,尤其当聚合物树脂与基材表面没有化学亲和力结合的情况下更是如此。通常施加机械力进行手动剥离或在设施的边缘局部涂层会自动脱层都是其附着力差的状况;另外,湿汽、酸或碱都经常会进一步加速涂层对基材附着力的降低。

       有机硅氧烷是硅烷偶联剂的一种,化学通式是Y(CH2)nSiX3。其中 n为0-3;X为可与无机底材反应结合的可水解基团,主要为烷氧基基团;Y为可与有机树脂发生反应的有机基团,主要包括乙烯基、氨基、环氧基、巯基等官能团。有机硅氧烷的作用时通过X基团水解生成硅醇,从而与无机底材表面的羟基反应生成硅氧烷,通过Y基团,目的是与有机物发生化学反应而进行化学作用,把无机底材和有机物连接在一起,使涂料的附着性能得到提高,增加粘接强度,起到偶联的作用。



       有机硅氧烷作为涂料的附着力促进剂应用主要有三种方式:

       1、作为底材处理剂:通常是加入3-10%的有机硅氧烷与水和溶剂组成的混合溶剂冷拼混合,再进行底材处理,起到附着力促进剂的作用;

       2、作为反应单体: 将有机硅氧烷0.5-5%与合成树脂的常规单体共混,然后进行共聚合反应,使树脂的结构中接入硅氧烷结构,硅氧烷起到交联剂的作用,促进树脂与基材的附着,提升树脂的机械性能和耐水性能等;

       3、作为后添加助剂:按树脂的固体量的0.2-5%,向树脂中加入有机硅氧烷单体,经过大约12小时左右的诱导期,然后再将树脂与其它的助剂和填料进行混合研磨制备得到涂料,从而提升涂料对基材的附着力。


       目前具体应用的一些实例包括:

       1、作为底材处理剂的应用。将氨基硅氧烷与水、异丙醇、丁醇、丁基溶剂等混合溶剂共混,其中水的量以硅氧烷所需进行预水解的水量确定,对清洁后的基材表面进行喷涂、浸涂或刷涂得到厚度2-3微米的涂层,让表面干燥,在24小时内进行表面涂料涂装,达到增强涂料附着力的功能;

       2、作为聚合物共聚改性单体的应用。将乙烯基硅氧烷与常规的丙烯酸酯单体进行预乳化,然后通过引发剂引发共聚合,得到硅氧烷改性的丙烯酸酯乳液,该改性乳液在干燥成膜过程中,硅氧烷会发生水解和缩合,使丙烯酸酯链段之间通过硅醇之间的缩合得到Si-O-Si的交联结构,起到交联单体的作用。或者在制备聚氨酯的过程中采用含氨基或环氧基硅氧烷与异氰酸酯基团进行封端反应,将硅氧烷引入到聚氨酯的链段起到改性单体的功能;

       3、作为后添加助剂的应用。在环氧树脂制备后,将含氨基硅氧烷添加进入,利用氨基与环氧基的接枝反应引入硅氧烷基团,然后引入少量水混合溶剂,将硅氧烷水解再进行缩合得到设计的结构,再引入涂料助剂和各种填料等研磨分散制备得到性能改善的涂料。

       由于有机硅氧烷独特的结构特征,工业树脂和粘合剂的制造商已广泛使用有机硅氧烷来改性树脂和涂料对基材的附着力,并提升其它的机械性能。 今后,多功能的、多品种的改性有机硅氧烷在涂料中的研究势在必行,从而制备性能更加优良的涂料,提升涂料的品种及性能。


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