酸固化油漆涂料(AC)的优点有哪些?
酸固化油漆涂料(AC)其优点:
1:漆膜坚硬耐磨
2:漆膜的耐热、耐水、耐寒性都很高。
3:透明度好。
4:耐黄变性好。
其缺点:因漆中含有游离甲醛,对施工者身体伤害较为严重,绝大部分企业已不再使用此类产品。
常用木制家具涂料
目前,家具制造企业常用的涂料品种有:硝基涂料(NC),酸固化涂料(AC),不饱和树脂涂料(PE),聚氨酯涂料(PU),紫外光固化涂料(UV),水性涂料(water)。
1.硝基涂料(NC,Nitrocellulose)
硝基涂料的概念:硝基涂料是以硝化棉为主要成膜物质的一类涂料,通常称之喷漆。硝基涂料虽然品种很多,但从性能和用途上讲,可分为外用基涂料和内用硝基涂料两大类。由于涂料中硝化棉的比例不同,改性树脂不同,以及增塑剂的品种不同,所以性能、用途也不尽一样。其优点是:涂膜干操快,坚硬、耐磨,有良好的耐化学品性能,耐水耐弱酸和耐汽油、酒精的侵蚀且柔韧性好。调配合适的增塑剂,可制成柔韧性很好的软性硝基涂料,如硝基皮革漆。
NC的优点:
(1)干燥迅速。一般的油漆干燥时间需经过24小时,而硝基漆只要十几分钟就可干燥。这样就大大节省施工时间,提高工作效率。
(2)施工简单。硝基涂料是单组份产品,调配时只需加入适量的天那水即可进行喷涂。
(3)光泽稳定:受环境的影响较小。
NC的缺点
(1)丰满度不够。因硝基涂料的固含量较低,难以形成厚实的漆膜。
(2)硬度不够。硝基涂料的硬度一般在BH。
(3)漆膜表面不耐溶剂。
2.酸固涂料(AC,AcidCuring Varnish)
注:[1] Dope n.粘稠物, 浓液, 涂料, 涂布油, 麻醉药物, 笨蛋 vt.上涂料, 预测出 vi.服麻醉品n.<美口>内幕, 消息。[2]lacquer,n.(=lacker)真漆;(中国、日本等地产的)天然漆;硝基漆, 清喷漆;漆器[膜]有光泽的涂料;用合成树脂、醋酸纤维素和粘胶液等制成的颜料(不同于油画颜料, 快干)涂漆镀锡薄钢板;lacquer plant [tree]漆树lacquer ware,漆器
[3]Varnish调墨油,性质:一种油料。将植物油聚合到一定黏度或在其中加入合成树脂,将其调制成具有适当黏度。主要用途是用来调整油墨的黏度或稀稠程度。
酸固化涂料的概念:指利用酸性催化剂来加速氨基树脂和醇酸树脂的交联固化,涂料可不经烘烤,在室温下固化成膜。常用脲醛树脂和蓖麻油醇酸树脂,配以磷酸、硫酸、盐酸、对甲苯磺酸等酸性催化剂制成双组分分装酸固化氨基清漆,漆膜坚硬、光亮、耐磨性好,可制成木器清漆用于木材表面。
酸固涂料的优缺点:
优点:(1)漆膜坚硬耐磨 ;(2)漆膜的耐热、耐水、耐寒性都很高;(3)透明度好;(4)耐黄变性好。
缺点:因漆中含有游离甲醛,对施工者身体伤害较为严重,绝大部分企业已不再使用此类产品。
3.聚氨酯涂料(PU,PolyurethanePaint)
注:[1] polyurethane,n.[化]聚亚安酯 ; [2] polyurethane foam 聚氨酯泡沫体;[3] polyurethane resin 聚氨基甲酸乙酯树脂;[4] polyurethane rubber 聚氨酯橡胶。
聚氨酯涂料的定义:聚氨酯即是聚氨基甲酸酯的简称。其成分中除含有相当数量的氨酯键外,尚可含有酯键、醚键、脲键、脲基甲酸酯键、三聚异氰酸酯键或油脂的不饱和双键等,只是在习惯上统称为聚氨脂,是一种性能优良、应用广泛的涂料。其涂膜外观好、硬度高、耐磨蚀、施工温度范围广及干燥耗能低等,现己获得广泛的应用,是国内外工业涂装及民用涂饰的主流涂料。
聚氨酯涂料的优点
(1)丰满度、硬度、透明度,都有较优秀的表现;(2)稳工性能好,产品稳定性较高;(3)可以与其它油漆品种配合,做出不同的表现效果 ,是一款综合性能很优秀的漆种。应用也最为广泛。
聚氨酯涂料的缺点
这些传统的溶剂型木器涂料在生产过程中不可避免地使用大量挥发性有机溶剂,而在涂料成膜过程中有机溶剂及有毒性低分子化合物等物质不可避免地释放到大气中,不仅造成对人体的毒害、污染生态环境、增加涂装场所火灾及爆炸危险性,而且也造成能源和资源的浪费。其主要的有害物质就是固化剂含有游离TDI。
4.不饱和树脂涂料(PE,Unsaturatedpolyester resin)
PE的概念:聚酯树脂是由多元醇与多元酸经缩聚反应而制得的一类树脂。早在1847年已用丙三醇与酒石酸相互作用制得聚酯树脂。
不饱和树脂的研究仅开始于1937年。若改变所用多贞与多元酸的品种及其相对用量,便可制得一系列不同类型的聚酯树脂:线型树脂(二元醇与不饱和二元酸制得)、交联型聚酯(用三元醇与二元酸制得)、不饱和型骤(用二元醇与全部或部分不饱和二元酸制得)。其中以不饱和聚酯的理化性能更为优。
不饱和聚酯树脂不仅能制成固体含量高达95%以上的液体涂料,而且还能跟玻璃纤维等材料制成机械强度较高的聚酯玻璃钢材料。
不饱和聚酯树脂跟光敏物质聚合便能制成光敏树脂。用这种光敏树脂制得的液涂料称之为光敏涂料,其涂层在强紫外线照射下,可在几十秒钟内固化成坚硬的涂层。
PE的优点
(1) 具有很好的硬度,可达到3H以上;(2)面漆能做出很高的光泽度;(3)耐磨、耐酸碱、耐热性好;(4)丰满度很高。
PE的缺点
(1)操作性较为复杂。因需加入引发剂与促进剂才能起到固化作用。引发剂、促进剂的加入量要依据气温、湿度的变化而变化。再则引发剂与促进剂不能同时调入油漆中,否则易引起火灾与爆炸。调配油漆时有严格的要求。
(2)调好的油漆活性期很短,调好的油漆必须在25分钟之内用完。
(3)PE面漆目前只有亮光产品,没有亚光产品。
5.紫外光固化涂料(UV, Uv-Cured )
UV的概述:UV木器涂料是光固化涂料产品中产量较大的一类。20世纪60年代初,德国Bayer公司研究成功的第一代光固化涂料即为木器涂料。UV木器涂料的特点在于优良的涂料性能、快速固化、产品在应用设备上的稳定性、低加工成本、有机挥发物的低或零排放。
UV固化涂料在木制品上的应用包括三个方面。即浸涂(塑木合金)、填充(密封和腻子)和罩光。按使用场合与质量要求,UV木器涂料可分为拼木地板涂料和装饰板材涂料,还可分为清漆与色漆。涂装方式绝大多数以辊涂为主,也有部分喷涂、淋涂、刮涂。
紫外光固化涂料(UV)的优缺点
优点:
(1)为目前最为环保的油漆品种之一;(2)固含量极高;(3)硬度好,透明度高;(4)耐黄变性优良;(5)活化期长;(6)效率高,涂装成本低(正常是常规涂装成本的一半)是常规涂装效率的数十倍。
缺点:
(1)要求设备投入大;(2)要有足够量的货源,才能满足其生产所需。连续化的生产才能体现其效率及成本的控制。(3)辊涂面漆表现出来的效果略差于PU面漆产品;(4)辊涂产品要求被涂件为平面。
6.水性木器涂料(WC,WaterBased )
水性木器涂料是能溶于水或其微粒能均匀分散在水中的一类树脂,为区别起见,将溶于水的称为水溶性树脂,将分散在水中的称为乳胶树脂或乳溶液树脂。水溶性树脂的研究开始于第二次大战期间,直到20世纪60年代初才正式开始制造。
通过对国外品牌、合资品牌、国产产品的一些分析测试,其产品性能综合性能如下所示:
① 固体含量:一般在30%~45%,与溶剂型的相比要低许多。
② 耐水性:脂肪族聚氨酯分散体、水性氨酯油比芳香族、丙烯酸乳液型要好很多。
③ 耐酒精性:其趋势基本与耐水性相同。
④ 硬度:以丙烯酸乳液型最低,其次芳香族聚氨酯为中等,脂肪族聚氨酯分散体及其双组分聚氨酯、氨酯油为最高,并随着时间的延长,其硬度会逐渐增加,尤其是双组分交联型,但硬度增长慢且较低,远不如溶剂型。铅笔硬度能达H级的很少。
⑤ 光泽:很难达到溶剂型木器涂料的光泽,普遍低20%左右。其中以双组分的较高,而氨酯油、聚氨酯分散体次之,丙烯酸乳液型最低。
⑥ 丰满度:由于固体含量的影响,差别较大,(固含量越高,丰满度越好),单组分的固体含量相对较低、丰满度较差,双组分交联型比单组分好,丙烯酸乳液型较差。
⑦ 耐磨性:以氨酯油与双组分交联型为最好,其次为聚氨酯分散体,再次为丙烯酸乳液型。
⑧ 产品缺点:水性木器涂料作为一种新型的绿色环保产品进入中国市场也只不过是近几年的事情,其最大优势就是“环保”,但从性能上分析,仍然存在较多的问题,粤内消费者比较注重于涂膜的丰满度、手感与硬度,对涂膜的耐热、耐烫、耐醇、耐水、耐污染性能要求较高,而这些正是水性涂料的弱点。水性涂料在施工时易产生气泡,不易打磨,受气温、湿度影响大,尤其在潮湿天气,难以干燥、易发白,表干及实干时间较长,高温回粘影响施工质量与进度,这也是其另一弱点。
晚上好,理论上来说只要不是与水有配伍禁忌的如T4(钛酸四丁酯)或者T9(辛酸亚锡)换成其他有机锡、有机铋和有机钴都是可以的,T-12换成对人体和环境毒性更低且耐水解的乙酸亚锡也行。癸酸铋催化活性低一些但是耐水解反应和氧化,在PU和丙烯酸乳液里催干还算比较好吧请酌情参考。如果本着环保原则那还是结构简单的锡盐最适合了,顺着甲乙丙丁戊己庚辛的烷基排序找对应的亚锡,或者是191不饱和聚酯里的烷酸和辛酸钴。
1、交联剂Crosslinking Agent
交联剂是可以把热塑料性物质转变为热固性物质的化合物。他们是多官能团化合物,可以与大分子链上的官能团起反应,因此,可以形成热固性或三维结构的高分子材料。交联剂至少是两官能度或更高官能度化合物,交联后,其成为热固性材料中的一部分,除了在交联反应中除去的部分。这些交联剂可以是低分子里的化合物,也可以是高分子量的聚合物。例如,三聚氰胺交联剂,有六甲氧基三聚氰胺、三聚氰二胺树脂和其它氨基塑料、异氰酸酯、环氧树脂以及胺类化合物等。
含有环氧官能团的硅烷交联剂,在碱性条件下,在室温或加热条件下,命名用推荐的催化剂可以作为水性涂料的固化剂。其主要可以用作含有羧基或氨基的丙烯酸酯乳胶漆或聚氨酯分散液的交联剂。其交联的机理涉及到环氧硅氧烷的双重化学反应,烷氧基硅烷水解缩聚形成硅氧键。烷氧基硅烷还可以与界面发生反应,可以提高涂层湿态粘结性或与涂料中的填写料反应,以提高颜料的附着。
交联命名漆膜的物理和化学性能发生变化,它何以改变漆膜的硬度、拉伸强度、模量、伸长率、溶解性、溶胀性及其它性能。但是,交联后的高聚特在以前可溶的溶剂中有一定程序的溶胀性,交联的程度越深或链之间形成的键的数量越多,则在溶剂中的溶胀程度越低。
2、耐磨改性剂 Abrasion Resistance Improvers
磨损是由于机械摩擦、刮削或腐蚀而引起的一种现象,基主要是划伤和磨耗两种形式。划伤是物体现面的永久变形,但这种变形不破环表面。磨耗是由于某种机械运动而使表面损耗,例如,风蚀、滑动摩擦、路面轮胎的磨损等。这种磨耗是渐进、持
续的进行。耐磨综合了以下基本因素:弹性、硬度、强度、韧性,尤其是耐磨损性和厚度方面。此外,耐磨与耐滑、耐刮紧密联系在一起。因此,能够提高耐滑、耐刮性的物质也将能够提高耐磨性。聚合特和颜料的本体性质影响涂料的耐磨性。另外,体质填料也能够有助与提高涂料的一些机械性能。
常用来提高耐磨性的物质有:二氧化硅玻璃微珠、特定的玻璃微珠例如能够提高硬度的类似化合物。某些硅树脂和一些油类化合物能够降低表面的摩擦,使得物体较容易在表面滑动,因而可以降低磨损。使用一些较多官能度的齐聚物或增加交联剂的用量以提高交联密度,也可以提高耐磨性。此外,还可以命名用石蜡以提高防滑性,从而提高耐磨性。
3、防霉剂Mildewcide
防霉剂是可以阴止微生物和他们的胞子生长的助剂。它可以杀死这些微生物也可以不杀死微生物。防霉剂可以阴止霉菌的涂料表面的生长。更泛泛的说,防霉剂是加入到涂料配方中可以使涂料在储存或应用中免受微生物的破环。
4、酸催化剂 Acid Catalysts
酸催化剂是一般用于加速化学反应。强酸例如对甲苯磺酸较常用。另外,十二烷基苯磺酸和六氟磷氢酸也较常用。使用强酸为催化剂时,酸的强度并不一定影响固化速度,但是对膜的一些性能有影响。最广泛应用的强酸是对甲苯磺酸。较弱的酸例如,丁基磷酸,芳香族磷酸盐的衍生物芳香族磷酸盐的衍生物及各种羧酸也在一些涂料体系中使用。封闭型酸催化剂在许多交联反应中应用。
5、表面活性剂 Surface Active Agents
表面活性剂加入到液体中,当液体与基它液体、固体及液体接触时,其性质将发生改变。表面活性剂将改变液体的界面特性。表面控制剂是多功能的,可以提高流平性、滑动性和抗划伤性,可以防止缩孔的形成和颜料的浮色。
6、酸清除剂 Acid Scavengers
在油墨或涂料体系中,乙烯基共聚物随着使用时间的增长,将会老化产生微量的盐酸。酸清除剂就是能将微量盐酸从体系中除去的物质,并且其对涂料体系,基材和与其接触的物质无不良影响。一些化合物如脂环族环氧、环氧大豆油化合物能够很容易与强酸反应,可以作为酸清除剂。
7、乳化剂 Emulsifier
乳化剂属于表面活性特质或表面活性剂范畴。通常它可以使两个部分不兼容的液体变成稳定的混合物。乳化剂可以形成油包水或水包油的乳液。它可以通过降低液体表面的张力,促进液体的混合和分散,它也可以作为闰湿剂,降低液体表面的张力,使其铺展的固体表面。
涂料轧染快速工艺
常规涂料轧染时,轧染液是由涂料、粘合剂、交联剂、防泳移剂等组成。
工艺流程:
漂染半制品→浸轧工作液→红外线预烘(烘筒烘干)→焙烘
所谓快速固色就是在浸轧涂料液中加入一种催化剂。使用催化剂后可省去焙烘工序,节约能源,只要在180℃,30s的高温热风条件下即完成固色,且轧染时染液稳定,不粘滚筒,染色后各项牢度可提高0.5~1级。
(1)处方 g/L
涂料 1~20
粘合剂PD 45
交联剂M2D 30
催化剂NY-1 18
工艺流程。
织物浸染→烘干→拉幅→成品
催化剂NY-1是多元酸的金属络合物,也是潜酸型的协和催化剂。粘合剂PD中含有羟基、羧基、氨基及N-羟甲基化合物等。交联剂M2D中也有N-羟甲基化合物,在酸性催化剂作用下,能通过自身交联形成网状结构或与纤维素中羟基反应,从而提高各项牢度。而常规的涂料染色,涂料只能依靠粘合剂的机械固色,而没有进入纤维内部。
涂料染色快速固色工艺在生产实践中有着非常重要的意义。该工艺不但节约能源,而且环保,污水产生量少。但是此工艺的成本较高,因此必须从节约、环保、降低成本三方面综合考虑该工艺的选用。
02
活性/涂料二浴法轧染深色工艺
对全面、麻棉及再生纤维的混纺织物染深色,采用活性涂料二浴法轧染深色,可相对减少工艺流程,降低生产成本,提高仿色正确率,具体工艺如下。
处方 g/L
活性轧染液:
活性翠蓝KGL 45.3
活性黄K4G 1
尿素 30
小苏打 20
3%海藻酸钠 17
匀染剂SFH 1
涂料轧染液:
涂料翠蓝8303 13
网印粘合剂 27
2D树脂 27
氯化镁 6
尿素 13
平平加O 1.7
(2)工艺流程。
织物浸染活性染料→预烘→焙烘(160~170℃,90s)→还原清洗→烘干→浸轧涂料液→预烘→焙烘(160~170℃,60s)→热风拉幅
(3)注意点。
① 选用高粘度网印粘合剂和2D树脂能使配液稳定,基本无粘结现象。
② 选用海藻酸钠及匀染剂SFH,可防止泳移,确保匀染。
③由于使用2D树脂,可能会引起甲醛问题。
03
涂料浸染工艺
涂料浸染一般应用于成衣染色,在专用的转鼓式设备中进行染色,或在溢流染色机及卷染机上染色。
由于涂料对纤维没有亲和力,又非机械浸染,因此涂料浸染应通过加入特殊的助剂,使纤维阳离子化,纤维才能与涂料负离子结合。同时涂料的颗粒要小,在配料前还需进行研磨,过滤后才能使用。常用的阳离子吸附剂为CF-3,一般用量在2~5g/L。
浸染工艺流程。
服装先经湿润处理(渗透剂2~3mL,70℃,10min)→纤维阳离子吸附剂处理(65~70℃,15~20min)染色(升温 2~3℃/min,升温至80℃染15~20min) 固色(80℃,15min)→皂洗(60℃,10-15min)→脱水→烘干
处方。
吸附阳离子化处方 g/L
吸附剂CF-3 2~3.5
纯碱 2~3
涂料染液处方
涂料色浆(%,owf) 0.5~3
尿素(g/L) 5~20
平平加O(g/L) 1~2
固色处方 mL/L
粘合剂BH 10~20
交联剂SE 20
皂洗液处方 g/L
纯碱 2
净洗剂LS 1
注意事项。
如用卷染机,染色二头头子时布应增加长度,防止头尾色浅。
适当延长染色时间,可提高匀染性及丰满度。
在溢流染色机加工时,不论改性吸附或涂料染色,均要先加料后升温。
溢流染色加料时间应在5min以上,升温速度控制2℃/min。
晚上好,白乳胶漆配方如果是用PVA和甲醛在酸性催化条件下形成的聚乙烯醇缩甲醛水凝胶一般不会出现黄变现象(当然这只是做三合板的白乳胶,漆种少见这种有毒材料),如果是PVA和其他含有乙烯基单体混合比如乙酸乙烯酯或者苯乙烯,由于分子结构不耐氧化和紫外线,在空气中久置或者一段时间阳光直射后就会逐渐变黄变脆了。乙酸乙烯酯的低聚物最容易出现这个问题,就像热熔胶棒在阳光下晒久了变黄一样。配方中可以添加适量的抗氧化剂和光稳定剂来延缓老化,水性白乳胶漆可以用亲水的uv-284,也可以用1,4-二氧六环溶解塑胶用的几种溶剂型光稳定剂再加入油漆中分散均质。增白补强可以适当再添加一些纳米二氧化钛和CBS-X这样的荧光增白剂来修正视觉误差。个人猜测你的体系应该属于水性聚酯吧?
【英文名称】amino resin
【用途】
用于制涂料、胶粘剂、塑料或鞣料,并用于织物、纸张的防缩防皱处理等。
【其他】
由含有氨基的化合物与甲醛经缩聚而成的树脂的总称。重要的树脂有脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂和苯胺甲醛树脂等。一般可制成水溶液或乙醇溶液,也可干燥成粉末固体。大多硬而脆,使用时需加填料。
涂料用氨基树脂是一种多官能团的化合物,以含有(-NH2)官能团的化合物与醛类(主要为甲醛)加成缩合,然后生成的羟甲基(-CH20H)与脂肪族一元醇部分醚化或全部醚化二得到的产物。根据采用的氨基化合物的不同可分为四类:脲醛树脂、三聚氰胺树脂、苯代三聚氰胺树脂、共聚树脂。
若作为漆膜若单独用氨基树脂,制得漆膜太硬,而且发脆,对底材附着力差,所以通常和能与氨基树脂相容,并且通过加热可交联的其它类型树脂合用,他可作为油改性醇酸树脂、饱和聚酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、环氧酯等的交联剂,这样的匹配,通过加热能够得到三维网状结构的有强韧性的漆膜,根据所使用的氨基树脂和匹配的其它树脂的变化,得到的漆膜也各有特色。
用氨基树脂作交联剂的漆膜具有优良的光泽、保色性、硬度、耐药品性、耐水及耐侯性等,因此,以氨基树脂作交联剂的涂料广泛地应用与汽车、工农业机械、刚制家具、家用电器和金属预涂等工业涂料。氨基树脂在酸催化剂存在时,可在底温烘烤或在室温固化,这种性能可用于反应性的二液型木材涂装和汽车修补用涂料。
根据有机硅高分子本身就具备了低表面能、粘度低的特点,只是在制备过程中更能适合实际的应用并加以改性。改性后的有机硅树脂的适用范围更宽更好,从发展趋势上已得到证明。
以上摘自《涂料工艺》(居滋善。化学工业出版社。ISBN7-5025-1434-1/TQ.786)“第三章有机硅涂料”的一部分:如果你能借到这本书也许对你有更大的帮助;
制备有机硅树脂,一般多用两种或两种以上的单位进行水解,原料在下面文章给出了。各种单体共水解进,即使配方一样,由于控制的水解条件不同,水解后中间产物的组分和环体生成量常常相差很大。水解时各有关因素的影响:
1、水解介质PH值的影响
(1)酸性介质;(2)中性介质;(3)碱性介质;
2、水解介质中水量的影响:水解时采用低于和氯硅烷反应需要量的水量,形成逐步水解及缩聚反应,限制了环体生成。过量水水解,情况相反。
3、在水解介质中加入溶剂的影响
4、水解中设备搅拌快慢的影响
5、水解时温度的影响;水解时温度较高,组分分子运动剧烈,彼此碰撞的机会增多,有利于共缩聚体的生长,温度低,则反之。
配方制定有关因素:根据不同的树脂类型,这个因素有所不同,有:
(1)烃基平均取代程度(D.S.);(2)平均质量%(包括SiOx,苯基,甲基),经过很多的化学家细致研究的经验,有一个数据范围;
改性树脂:具有两种树脂的优点,弥补了有机硅树脂的缺点,使之更适合于涂料应用的需要。一般用有机硅改性的有机树脂有:醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂,丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂等;
改性的两种方法:冷拼法(物理法);化学法;
有机硅涂料研究的进展
有机硅是第一个获得广泛应用的元素有机高分子化合物,因其独特的化学结构而具有优异的性能,广泛应用于国民经济的各个领域,在涂料工业中亦占有相当重要的地位。有机硅涂料是以有机硅聚合物或有机硅改性聚合物为主要成膜物质的涂料,它具有优良的耐热耐寒、电绝缘、耐电晕、耐辐射、耐潮湿和僧水、耐候、耐沾污及耐化学腐蚀等性能,近年来在产品性能改进及应用方面都得到了迅速发展。
1 硅树脂涂料 以有机硅树脂为成膜物质制成的涂料主要有耐热耐候有机硅防腐涂料、耐搔抓的透明有机硅涂料、脱模和防潮涂料及耐辐射涂料等品种。
涂料用有机硅树脂一般以甲基三氯硅烷(CH3 SiCl3)、二甲基二氯硅烷[(CH3)2SiCl2]、苯基三氯硅烷(C6H5SiCL3)、二苯基二氯硅烷[(C6H5)2SiCl2]及甲基苯基二氯硅烷〔CHO(C6H5) SiCl2」等为原料进行水解缩聚而制得。单体结构、官能团数目与比例对涂层性能的影响很。硅原子上连接的有机基团种类对树脂的性能也有影响,不同的有机基团可使有机硅树脂表现出不同的性能。例如,当有机基团为甲基时,可赋予有机硅树脂热稳定性、脱模性、憎水性、耐电弧性;为苯基时,赋予有机硅树脂氧化稳定性,在一定范围内可破坏高聚物的结晶性;
为乙烯基时,可改善有机硅树脂的固化特性,并带来偶联性;为苯基乙基时,可改善有机硅树脂与有机物的共混性。在硅氧烷主链引入了基,可增加其与醇酸树脂、聚酯树脂等的相容性;引入亚苯基、二苯醚亚基、联苯亚基等芳亚基及硅碳硼高聚物时,耐辐射性强、耐温可达300~500℃;主链结构为Si-N键的有机硅高聚物,其热稳定性在400℃以上。在实际应用中,可根据需要选用不同的有机硅单体,在有机硅树脂中引人不同的有机基团。
晨光化工研究院采用粘度为20~40mPa·s的羟基硅油、(CH3)2SiCl2及甲基三乙氧基硅烷为原料,控制nR/nsi等于1.3~1.4,(CH3)2SiCl2与羟基硅油的质量比为7O:3O,并采用滴加水的方式于50℃共水解1h,得到具有良好硬度和弹性的甲基硅树脂,可用于制备金属膜电阻器的阻燃涂料。中科院化学所以CH3SiCl3为主要原料,以丙酮和二甲苯为溶剂,合成了摩尔质量分布窄的可溶性梯形聚甲基硅树脂,采用该树脂与一定量的铝粉、室温硫化硅橡胶配制成的高温防腐涂料,经250℃老化1000 h,其柔韧性、耐油性和耐腐蚀性等均良好。合肥工业大学用四官能团的硅酸酯与三官能团的烷基硅氧烷,通过严格控制共水解反应,制得兼有硅酸盐和有机硅聚合物特性的基料,该基料与颜填料及其它辅助材料按一定比例配合可制成有机硅耐热涂料。
2 改性有机硅树脂涂料 尽管有机硅树脂具有许多优异性能,但也存在一些问题:一般需高温(150~200℃)固化,固化时间长,大面积施工不方便;对基材的附着力差,耐有机溶剂性差,温度较高时漆膜的机械强度不好,价格较贵等。为克服这些缺点,常用有机硅树脂对有机树脂进行改性。改性有机硅树脂通常兼具两种树脂的优点,可弥补两种树脂在性能上的某些不足,从而提高性能、拓展应用领域。改性方法有物理共混和化学改性两种,化学改性的效果一般比物理共混改性好。化学改性主要是在聚硅氧烷链的末端或侧链上引人活性基团,再与其它高分子反应生成嵌段、接校或互穿网络共聚物,从而获得新的性能。在涂料工业中,用有机硅改性的有机树脂主要有醇酸树脂。丙烯酸树脂、环氧树脂等。
2.1 有机硅改性醇酸树脂涂料
有机硅改性醇酸树脂涂料既保留有醇酸树脂漆室温固化和涂膜物理、机械性能好的优点,又具有有机硅树脂耐热、耐紫外线老化及耐水性好的特点,是一种综合性能优良的涂料。最早的改性方法是将有机硅树脂直接加到反应达到终点的醇酸树脂反应釜中即可;通过这样简单的混合,醇酸树脂的室外耐候性大大改进。另一种改性方法是制备反应性的有机硅低聚物,用以和醇酸树脂上的自由羟基进行反应;也可将有机硅低聚物作为多元醇与醇酸树脂进行共缩聚。通过化学反应改性的醇酸树脂耐候性更好。湖南大学用醇解法制成的羟基封端醇酸预聚体与以水解法或异官能团法制成的有机硅预聚体进行缩聚反应合成出(A一B)n型结构的有机硅-醇酸嵌段共聚物,并以该嵌段共聚物为基料制成清漆;该清漆综合性能优良,既具有醇酸树脂清漆的室温固化、漆膜柔韧性、冲击强度和附着力好的优点,又大大提高了耐热、耐大气老化和抗水介质腐蚀等性能。
2.2 有机硅改性丙烯酸树脂涂料
有机硅改性丙烯酸树脂涂料具有优良的耐候性。保光保色性,不易粉化,光泽好;大量用于金属板材的预涂装、机器设备的涂装及建筑物内外墙的耐候装饰与装修。有机硅改性丙烯酸树脂有溶剂型和乳液型两类,其中硅丙乳胶涂料具有优良的耐候性、耐沾污性、耐化学药品性能,是一种环保型绿色涂料。湖北大学采用水溶性自由基引发剂,以含氢硅油与丙烯酸丁酯为原料,通过乳液聚合方法合成了性能优异的有机硅/丙烯酸酯乳液;该乳液具有很好的耐酸碱。耐高低温及耐电解质稳定性,用其配成的涂料具有很好的耐候性和耐沾污性能。济南化工研究所以丙烯酸酯类单体、D4和乙烯基七甲基环四硅氧烷为原料,通过加人一定量的接枝剂,采用一次投料法合成了稳定的聚丙烯酸酯一聚硅氧烷复合乳液。四川省建材工业科学研究院通过预乳化工艺,采用活性硅油与丙烯酸酯类单体进行乳液共聚,得到有机硅改性丙烯酸乳液,用该乳液配制的涂料涂层耐沾污性好,综合性能优异。
复旦大学采用含乙烯基官能团的有机硅单体与甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸羟基酯等单体通过种子乳液聚合,得到了稳定的性能优异的有机硅改性丙烯酸酯乳液。浙江大学采用有机硅单体对丙烯酸树脂进行改性,制得硅丙乳胶涂料。重庆大学合成了聚有机硅氧烷一聚丙烯酸酯互穿网络涂料,该涂料具有无色透明、硬度高、附着力强、耐酸沉降、耐热老化性及透水性好等优点,可用作摩岩石刻防风化材料。
hh上海市建筑科学研究院开发的有机硅丙烯酸树脂适合于配制耐候性达15年以上的高耐候性涂料。合肥工业大学用正硅酸乙酯部分水解缩聚而得的聚硅氧烷与带羟基的丙烯酸树脂反应制得有机硅接枝改性丙烯酸树脂;该树脂在耐酸碱、耐盐、耐溶剂性能及冲击强度等方面较纯聚硅氧烷有明显改善,且在耐高温性方面较丙烯酸树脂明显提高。江苏省建筑材料研究设计院在丙烯酸树脂的合成中引入一定量的有机硅官能团,制得了溶剂型高耐候性有机硅改性丙烯酸树脂涂料。中科院兰州化学物理研究所用羟基封端的聚二甲基硅氧烷,在偶氮二异丁腈的作用下,与甲基丙烯酸(酯)类单体进行溶液共聚,得到硅橡胶改性丙烯酸树脂,该树脂具有很好的耐热性。
2.3 有机硅改性环氧树脂涂料
用有机硅对环氧树脂进行改性,既可降低环氧树脂内应力,又能增加环氧树脂韧性、提高其耐热性。中科院化学所用聚二甲基硅氧烷改性邻甲酚酚醛环氧树脂,使其内应力大幅度降低,抗开裂指数大为提高。武汉材料保护研究所采用环氧树脂与混容性好的反应性有机硅低聚物缩聚,所制得的有机硅改性环氧树脂兼具环氧树脂和有机硅树脂的优点,不仅提高了耐热性,而且具有良好的防腐性。2.4
有机硅改性苯丙乳液涂料 用有机硅乳液对苯丙乳液进行改性,可明显提高其耐候性、保光性、弹性和耐久性等。上海工程技术大学采用接枝共聚反应合成的有机硅改性苯丙乳液兼具有机硅和丙烯酸树脂的优良性能,涂膜弹性好,其断裂伸长率明显高于苯丙乳液涂膜。上海交通科技大学在苯乙烯-丙烯酸乳液聚合过程中加入一定量的有机硅氧烷进行共聚,制得有机硅改性苯丙乳液建筑涂料,该涂料具有较好的耐水性、耐洗刷性和耐久性。
2.5 有机硅改性其它树脂涂料
有机硅改性的聚氨酯涂料广泛用于飞机蒙皮、大型储罐表面、建筑屋面和文物的保护。中科院兰州化学物理研究所用羟基封端的聚二甲基硅氧烷与醇解蓖麻油改性聚氨酯预聚体进行共混改性,共混物的的固化速度得到改进,成膜后的附着力、硬度、耐热性也得到提高。该所还以有机硅改性漆酚树脂为基料,制得具有耐沸水及抗水蒸气渗透性的涂料,可长期用于设备的防腐。上海建筑科学研究院采用环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂共聚时在主链中引人特殊的亲水官能团制成水溶性环氧硅丙树脂,该树脂具有优异的物理机械性能,并有较好的耐老化。抗紫外线及防腐性能;用该树脂制成的涂料基本无毒、施工简便,涂膜综合性能好,并具有较好的装饰效果。晨光化工研究院采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯睛与有机硅进行共聚,研制出一种电子器件浸渍料。
3 有机硅增硬耐磨涂料
学有机硅增硬涂料一般以硅溶胶作为Q链节组分,硅官能性磋烷或碳官能性硅烷作为T链 节组分,在水、醇及酸催化剂存在下经水解及部分缩聚反应得到含硅羟基的TQ型硅树脂预聚物溶液。通过调整原料RSi(OR′)3的品种及与硅溶胶的配比、添加剂的品种、溶剂等可以制成各种性能的增硬耐磨涂料。有机硅增硬涂料的粘度通常为4~25 m Pa·s,固含量20%~30%。将其涂布在基材表面后,残存的硅羟基在加热条件下缩合形成网状结构的增硬耐磨层。
有机硅增硬耐磨涂料在耐磨性与耐候性方面均优于紫外线固化丙烯酸树脂类增硬涂料。经有机硅增硬涂料处理的透明塑料已广泛用作眼镜片、汽车车前灯罩、仪表刻度板、光盘及特殊建筑用窗玻璃等。
4 结束语
随着新材料的深入研究、开发和改进,有机硅涂料的性能亦将更加优异,以满足不同行业或领域的不同需求。随着人们生活水平的改善和对居室及建筑物美化要求的提高,有机硅涂料以其优异的耐候性和耐沾污性能在建筑物的装饰装修方面有着广阔的应用前景;并且,随着人们环保意识的增强,有机硅涂料将朝着无污染、绿色环保型方向发展。