有機矽樹脂(silicone resin)是指分子中含Si-C鍵的有機聚合物,也稱矽樹脂、矽酮樹脂。對矽氧皖(silicone)單體和它的預聚物及樹脂,也可統稱為有機矽,以它們為成膜物製備的塗料稱為有機矽樹脂塗料,也可簡稱為有機矽塗料(silicone paints)。
20世紀30年代,直接合成有機矽樹脂中間體一有機氯矽烷的方法獲得成功,為有機矽樹脂工業化開創了新路,1943年正式開始工業化生產。由於有機矽材料(silicone materials)應用廣、性能優良,因此發展較快。2003年全球有機矽材料的品種己達上萬種,總消耗量達74萬噸,比10年前增加了50%以上,整個消費構成為:橡膠、樹脂、塗料、纖維、化妝品及相關行業占40%,電子、電氣占20%,土木建築占20%,其他占20%,總市場規模為80億美元。
國內在20世紀50年代開始有機矽產品研發,20世紀90年代出現年產1萬噸的企業,現已發展了年產數萬噸至10萬噸的企業。20世紀60年代開始有機矽樹脂塗料研究,2007年全國溶劑型有機矽樹脂塗料消耗量在1萬噸以上,有機矽改性樹脂塗料和水性矽丙塗料的用量較大,但未見相關統計數據。
下麵就有機矽樹脂塗料的分類及相關性能予以介紹。
(1)按塗料成膜物的類型分類
按成膜物的類型可分為純有機矽樹脂塗料和有機矽改性樹脂塗料。純有機矽樹脂塗料耐熱性與絕緣性突出,在較高溫度的環境下顯示出優良的耐候性、耐腐蝕性,也是優良的高溫絕緣塗料.
有機矽改性樹脂塗料包括有機矽改性酚醛、醇酸、聚酯、丙烯酸、環氧、聚氨酯樹脂,根據有機矽材料用量多少,可以不同程度地提高改性樹脂的耐熱性、耐候性、耐腐蝕性、柔韌性及其他性能,同時也可改善有機矽樹脂的成膜性能。
有機矽改性醇酸樹脂塗料,有機矽用量適當時,耐候姓可提高4倍;耐熱性、耐腐蝕性明顯改善,整個塗料檔次提高。有機矽改性醇酸樹脂塗料大量用於商壓輸電線路鐵塔、鐵路公路橋梁、貨車、動力站、開采石油設備、室外化工裝置、農業機械的塗裝。還常用於金屬及塑料防腐保護塗料、耐候和耐化學介質及附著力好的塗料、印刷油墨以及船舶的水線上塗料及工廠用耐候性塗料。
有機矽改性聚酯-氨基塗料,其使用溫度從120~150℃可以提高到180~200℃,其耐候性、耐腐蝕性也明顯提高。有機矽改性聚酯-氨基塗料的一個主要用途是用於卷材塗料,提高其抗酸雨腐蝕性和耐候性,擴大彩板建築物外用範圍。
有機矽改性丙烯酸樹脂塗料,改進其耐寒性、耐水性、耐堿性和耐候性,並改善其電性能。用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基矽烷(MPTS)和丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸正丁酯共聚,MPTS用量占總單體量30%時,耐候性優良,其物理性能與綜合性能也較好。
氟化改性有機矽塗料,可以進一步降低有機矽塗料的表麵能,改進其防沾汙性;可提高氟樹脂耐熱性,能夠綜合氟樹脂與有機矽樹脂二者的優點。
(2)按是否屬環境友好型塗料分類
按品種是否對環境友好來分類有溶劑型和環境友好型的有機矽樹脂塗料,前述有機矽改性樹脂均屬於前一類。
環境友好型有機矽樹脂塗料有高固體分的有機矽與有機矽改性樹脂塗料、水性有機矽與有機矽改性樹脂塗料、輻射固化有機矽塗料。以後的文章會有所介紹。
(3)有機矽助劑
有機矽助劑在塗料中廣泛應用,如對顏料的潤濕分散;塗料的抑泡、消泡;濕膜的流平、消除塗膜弊端; 塗膜的消光、增光。特別是矽烷偶聯劑,可以作為多種用途的助劑,含官能基的矽氧燒偶聯劑可以改性其他樹脂,促進塗層對底材、層間的附著力,取代六價鉻進行表麵處理,對改進塗料與塗膜性能起著特殊作用。
有機矽樹脂塗料概述及應用介紹
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