盡管有機硅樹脂具有許多優異性能,但也存在一些問題:需高溫(180~220℃)固化,固化時間長,不利于大面積施工;對基材的附著力差;耐有機溶劑性差;溫度較高時漆膜的機械強度不好;價...
盡管有機硅樹脂具有許多優異性能,但也存在一些問題:需高溫(180~220℃)固化,固化時間長,不利于大面積施工;對基材的附著力差;耐有機溶劑性差;溫度較高時漆膜的機械強度不好;價格較貴。為克服這些缺點,常用其他有機樹脂對有機硅樹脂進行改性。改性有機硅樹脂通常兼具兩種樹脂的優點,可彌補它們在性能上的不足,從而提高性能、拓展應用領域。
醇酸改性硅樹脂
醇酸樹脂改性有機硅涂料既保留有醇酸樹脂漆室溫固化和涂膜物理、機械性能好的優點,又具有有機硅樹脂耐熱、耐紫外線老化及耐水性好的特點,是一種綜合性能優良的涂料。最早的改性方法是將有機硅樹脂直接加到反應達到終點的醇酸樹脂反應釜中,通過這樣簡單的混合,醇酸樹脂的室外耐候性大大改進。另一種改性方法是制備反應性的有機硅低聚物,用以和醇酸樹脂上的自由羥基進行反應;也可將有機硅低聚物作為多元醇與醇酸樹脂進行共縮聚。通過化學反應改性的醇酸樹脂耐候性更好,同時改善了有機硅樹脂的固化性能,降低了有機硅樹脂的成本。三木公司有機硅項目組用醇解法制成的羥基封端醇酸預聚體與以水解法或異官能團法制成有機硅預聚體進行縮聚反應合成出(A-B)n型結構的有機硅-醇酸嵌段共聚物,并以該嵌段共聚物為基料制成清漆。該清漆綜合性能優良,既具有醇酸樹脂清漆的室溫固化、漆膜柔韌性、沖擊強度和附著力好等優點,又具有有機硅樹脂的耐熱、耐大氣老化抗水介質腐蝕等性能。
聚酯改性硅樹脂
聚酯樹脂中不含雙鍵,又是熱交聯固化,涂膜交聯密度比氣干型醇酸樹脂膜高出很多,因而其耐候性優越得多;但和有機硅涂料相比,其耐候性大為遜色。在同樣條件下制備不同硅氧烷含量的有機硅改性聚酯樹脂涂料,有機硅改進耐候性也較明顯。
聚酯-氨基涂料使用溫度在120~150℃,有機硅改性聚酯樹脂涂料的使用溫度可達180~200℃,聚酯改性硅樹脂涂料使用溫度高達400~500℃,耐熱性大為提高。
有機硅改性聚酯涂料的最大用途是卷材涂料,由于引入了有機硅組分,提高了涂料耐熱性、降低了表面能,改進了抗微裂紋性;聚酯改性硅樹脂涂料可以用于烹調器具、取暖器、家庭用器具、烘爐、烤架和其他耐高溫裝置,具有中等耐熱性能和較高的裝飾性。
丙烯酸改性有機硅樹脂
羥基丙烯酸酯單體或其低聚型樹脂及中間體,可以通過有機硅分子中的羥基反應而引入有機硅改性,含有雙鍵的有機硅單體、中間體和丙烯酸酯單體進行加成反應或硅氫化反應,使有機硅改性丙烯酸樹脂的途徑更多樣化,但國外報道較多的是含雙鍵的硅氧烷單體或大單體和丙烯酸酯單體共聚改性。
丙烯酸樹脂顏色淺,透明度好,有很強的光、熱和化學穩定性,因而具有較好的耐候性、耐沾污性,中等的耐酸、耐堿等性能,多用于戶外的裝飾與保護涂料。但丙烯酸樹脂的耐寒、耐水、耐堿性及電氣性能較差,有機硅改性可以些不足,還可提高共耐熱性和抗沾污性,工藝上也易于實現,國內已有報道,但產品性價比不突出。
含雙鍵的硅氧烷單體如3-甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷(MPTS)和丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸正丁酯(BMA)在偶氮二異丁腈存在下,進行游離基聚合反應,制得硅氧烷含量分別為0、10%、20%、30%的系列樹脂,用同一色漆配方分別制成白磁漆,進行戶外曝曬試驗2年及加速老試驗,結果證實,MPTS用量占總單體量的30%時,耐候性最好,其物理性能與綜合性能也較好。
環氧樹脂改性有機硅涂料
用環氧樹脂對有機硅進行改性,可以提高有機硅樹脂對基材的附著力,提高有機硅樹脂的防腐性、耐溶劑性。中科院化學所用聚二甲基硅氧烷改性鄰甲酚酚醛環氧樹脂,其內應力大幅度降低,抗開裂指數大為提高。
三木集團用分子量適中的環氧樹脂與有機硅中間體(低分子硅醇)進行反應,得到綜合性能良好的環氧改性硅樹脂,對有機硅樹脂耐熱性影響不大,卻大大提高了附著力的防腐性,得到了廣大客房的歡迎。
其他樹脂改性有機硅涂料
有機硅改性的聚氨酯涂料廣泛用于飛機蒙皮、大型儲罐表面、建筑屋面和文物的保護。中科院蘭州化學物理研究所用羥基封端的聚二甲基硅氧烷與醇解蓖麻油改性聚氨酯預聚體進行共混改性,共混物的的固化速度得到改進,成膜后的附著力、硬度、耐熱性也得到提高。該所還以有機硅改性漆酚樹脂為基料,制得具有耐沸水及抗水蒸氣滲透性的涂料,可長期用于設備的防腐。上海建筑科學研究院采用環氧樹脂、丙烯酸樹脂、有機硅樹脂共聚時在主蓮中引入特殊的親水官能團制成水溶性環氧硅丙樹脂,該樹脂具有優異的物理機械性能,并有較好的耐老化、抗紫外線及防腐性能;用該樹脂制成的涂料基本無毒、施工簡便,涂膜綜合性能好,并具有較好的裝飾效果。晨光化工研究院采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈與有機硅進行共聚,研制出一種電子器件浸漬料。