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1、第35卷第6期涂料工业Vol.35No.62005年6月PAINT&COATINGSINDUSTRYJun.2005功能性有机硅涂层材料王生杰,佀庆法,范晓东(西北工业大学理学院应用化学系,西安710072)摘要:综述了有机硅材料作为自洁防污涂层、耐高温涂层、高耐磨涂层、石刻保护涂层、耐腐蚀涂层、绝缘涂层等方面的研究及应用现状,并展望了其发展前景。关键词:有机硅涂料;自洁防污;耐高温;耐磨;石刻保护;耐腐蚀;绝缘中图分类号:TQ63017文献标识码:A文章编号:0253-4312(2005)06-0048-07类相容性差,两相之间缺少足够
2、的化学键连接,当D40引言用量较多(硅含量>10%)、工艺不当或在聚合过程有机硅树脂是以Si—O—Si为主链,硅原子上连中形成涂膜后有机硅相可能析出,即产生所谓的漂油接有机基团的交联型半无机高聚物。硅原子电负性现象和涂膜硬度不足;而用有机硅偶联剂来改性可以较低,使得Si—O键具有一定的离子性;而且Si—避免此类现象的发生,其中γ-甲基丙烯酰氧丙基三O—Si键能、键角均比C—C键大,这种特殊的价键结甲氧基硅烷(A174)是最常用的改性丙烯酸树脂的偶构使它具有许多不同于碳基聚合物的优异的物理、化联剂,A174分子中的γ-甲基丙烯酰氧丙基与丙烯
3、学性质,如耐高低温性、耐辐射性、耐氧化性、高透气酸酯类化合物的结构相似,而且可通过共聚合形成化性、耐候性、绝缘性、憎水性及低表面能特性等,因此,学键,因此相容性较好,但因偶联剂为三官能度单体,以硅树脂为基料制备的涂料、模塑料、层压材料、脱模在水性环境中易凝胶,存在硅含量难以提高的问题,剂、防潮剂等各类产品,在电机、电器、电子、航空、建市售硅丙乳液的有机硅含量通常为2%～5%。龚兴[1,2][6]筑、化工等工业部门都获得了广泛的应用。宇等将A174中的3个甲氧基都用异丙氧基取代[如式1(a)所示],用以降低硅烷单体的水解活性,1研究与应用现
4、状减少凝胶发生的概率,可以将硅含量提高到15%。[7]1.1自洁防污黄可知等以三甲基氯硅烷改性后的A174和丙烯丙烯酸酯类树脂是目前应用最广泛的外墙涂料酸酯类单体共聚[如式1(b)所示],制得了有机硅质基料,但普通丙烯酸树脂的耐热、耐寒、耐溶剂性不够量分数达35%的高硅含量的硅丙乳液,改性后涂膜理想,同时,树脂具有回粘性,涂膜存在耐沾污性能差的耐候性、耐水性、耐擦洗性和耐沾污性均有提高。等缺点;有机硅树脂表面能低,涂层不易积尘,具有耐利用有机硅材料的低表面能特性,可以作为瓷砖[8]沾污性。用有机硅树脂对丙烯酸树脂进行改性,不仅的防污剂。市
5、场上现有的有机硅防污剂可分为硅可以消除丙烯酸树脂的一些缺陷,而且可以进一步提油类和硅树脂类2大类,其中硅油类短期防污效果较高涂膜性能[9],例如耐候性、保光性、透气性、防水性、耐好,但不耐擦洗,作者研究的以特殊工艺制备的甲沾污和耐磨性,因此,近年来,有机硅改性丙烯酸树脂基硅树脂为主体树脂的有机硅防污剂,能够和基体间[3-5]的研究十分活跃。形成牢固的化学键,具有良好的耐擦洗性,在抛光砖八甲基环四硅氧烷(D4)和硅烷偶联剂(例如上使用后,不仅具有优异的自洁防污效果(涂覆防污A174,A151等)是常用的有机硅单体,D4和丙烯酸酯剂前后抛光砖
6、的表面缺陷如图1所示),而且能提高[基金项目]西北工业大学研究生种子创业基金资助项目(Z20040057)48王生杰,等:功能性有机硅涂层材料CH3OOCH3OH3CCHOCH3-CH3OHCH2CCOCH2CH2CH2SiOCH3CH2CCOCH2CH2CH2SiOCHCH3+CH2CHOHCH3OCH3CHCH3H3COY3(a)OOCH3OOSi(CH3)3-CH3ClCH2CCOCH2CH2CH2SiOCH3CH2CCOCH2CH2CH2SiOSi(CH3)3+(CH3)3SiClCH3OCH3CH3OSi(CH3)3(b)式1表
7、面光泽,增加装饰效果。作者还利用接触角测量的自洁性;(2)硅树脂低聚物在基材的气孔等表面缺仪、扫描电子显微镜对防污机理进行了深入研究,得陷内形成憎水交联网络,阻止污染物侵入基材内部,出如下结论:(1)有机硅防污剂涂覆层降低了基材的从而实现防污的功能。表面能,污染物难以在上面附着和润湿,显示出优异图1抛光砖涂覆前后的表面状况1.2耐高温涂层基硅氧烷分解温度在360℃左右,具有类似梯形结构耐热涂料用有机硅树脂主要用于高温条件下的的甲基硅树脂具有更为优异的耐热性,其分解温度在[10][13][14]表面保护,例如固体火箭发动机壳体防热涂层,喷4
8、60℃以上。丘军等以有机伯胺为胺解剂,与气式飞机上空气-空气热交换器上使用的有机硅耐甲基三氯硅烷反应形成梯形结构的“模板”,经水解、[11][12]热涂层,宇宙飞船上使用的有机硅隔热涂层缩聚反
