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硅树脂的水性化—谈谈硅树脂乳液和无溶剂纯硅树脂乳液


       有机硅涂料是以有机硅树脂或改性有机硅树脂为主要成膜物质,是一种元素有机涂料。有机硅一般是指具有“-Si-O-Si-”主链和有机基侧链的聚硅氧烷。聚硅氧烷因主链为-Si-O-Si-结构,其具有无机物二氧化硅的无毒、无污染、无腐蚀、耐老化及使用寿命长等性能;又因侧链中含有机基团而使其具有高分子材料的柔韧性和易加工的特点。有机硅涂料具有优良的耐热耐寒、电绝缘、耐电晕、耐辐射、耐潮湿和憎水、耐候、耐沾污及耐化学腐蚀等特性。

       有机硅树脂具有优良的热氧化稳定性、耐候性、电绝缘性、憎水性及耐腐蚀性,被广泛用于耐高低温绝缘漆,特种涂料,胶黏剂,膜塑料等。目前有机硅树脂耐高低温绝缘漆、有机硅防水涂料及特种涂料等主要采用芳烃、醇类等有机溶剂,会产生大量的VOC,对环境以及人体造成危害。硅树脂的水性化是目前的研究热点和发展趋势。

       一、硅树脂的水性化主要是以水为分散介质的硅树脂乳液,目前应用集中于有机硅改性涂料,如硅改性丙烯酸乳液、硅改性聚氨酯乳液、硅改性聚酯乳液等。在传统高分子乳液中引入有机硅,可以增强其耐老化抗、防水、耐高低温、增硬等性能。通过在乳液聚合过程中,在高分子聚合物的分子链中引入有机硅链节,常用的有机硅前驱体为硅烷偶联剂,如硅烷偶联剂171,560,570等。这些硅烷偶联剂均为三官能烷氧基结构,在水相体系中烷氧基水解成羟基,羟基进一步脱水缩合,形成交联结构,当交联程度过大时会影响乳液的稳定性,造成凝胶化,无法使用,所以对于硅烷偶联剂的用量是有一定的限制的,一般用量在1~10%,用量太小改性效果不明显,用量太大影响乳液的稳定性,用量的限制决定了硅改性的效果是有局限性的,甚至是不明显的。再者,硅烷偶联剂在水相中发生水解反应,副产甲醇、乙醇等低分子醇类,属易燃有毒成分,对于水性涂料来说,其就是VOC,而VOC是水性涂料严格控制的指标,故硅烷偶联剂改性的水性涂料无法从根本上解决低VOC和零VOC的问题,终将使应用受到限制。

       二、无溶剂纯硅树脂乳液可以解决上述的问题。无溶剂纯硅树脂是将硅烷偶联剂预先水解缩合成固体硅树脂,该固体硅树脂中不含有烷氧基,避免了使用过程中醇类的释放,然后采用特殊的乳化工艺,将固体硅树脂均匀分散在水中,形成稳定的乳液。无溶剂纯硅树脂既避免了溶剂的引入也避免了副产溶剂的释放,从根本上做到了绿色环保,零VOC。在应用方面,无溶剂纯硅树脂乳液可以与丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、聚酯乳液、醇酸树脂乳液、氟碳乳液、蜡乳液等乳液以任意比例相溶,不需特殊生产工艺,只要分散均匀即可使用,不会造成凝胶、破乳。无溶剂纯硅树脂乳液保留了溶剂型硅树脂的各项性能,同样可以配制特种功能涂料,比如有机硅耐热涂料、有机硅耐候涂料(配方中添加抗黄变剂BETTERSOL 1830W可进一步增强产品的耐候性)、有机硅绝缘涂料、有机硅弹性涂料、有机硅防水涂料等。

       无溶剂纯硅树脂乳液直接作为清漆使用,对透明度要求高的场合可以直接使用,比如木器漆,在不遮盖基材表面形貌、纹路甚至不影响光泽的同时,具有比现有的丙烯酸乳液、聚氨酯乳液更高的硬度、耐水性、防沾污性,已成功应用于混凝土、石材、岩棉、粘土、木材、纸张、文物、金属等防水防护以及水包水(砂)、真石漆等外墙罩面清漆。     

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