有机硅产品在涂料行业的应用
--武汉天目科技发展有限公司--
有机硅具有优良的耐热性、耐候性和其他各种特性，它以各种应用于涂料工业已有二十多年的历史。硅油、硅烷偶联剂是作为涂料的添加剂和改性材料使用的，有机硅树脂作为耐热涂料的基料占有重要地位。
1. 硅油
同一般的油及溶剂相比，硅油表面张力很小，其值约为20dyne/cm。利用这一特性，在涂料里加入硅油就能把表面张力降下来，得到表面平滑的涂膜。另外，由于甲基有憎水性，故涂膜表面有防水性，同时也可改善耐水性和防污性。涂膜表面的有机硅膜和其他树脂的亲和力弱，有防止粘连的作用。
在涂料中加入极少量（1-50000ppnm）低粘度甲基硅油、聚有机硅氧烷-聚氧烷撑共聚硅油、脂肪酸酯改性硅油可防止颜色不匀及起皱，并可增加鲜艳性。高粘度硅油可以作为涂料消泡剂、延展性改进剂等。
硅油用于合板涂料的抗粘剂很有效果。可以使用聚有机硅氧烷-聚氧烷撑共聚硅油及其他种硅油。合板涂料通常是氨基醇酸涂料，其涂膜硬度低，堆积在一起时容易相互粘结，拉开时涂膜发生破坏，加入约0.5%的硅油就有抗粘的效果。
因为硅油有多种特性，使用方法不当或添加量不适合，也会出现相反的效果。在配置时加到涂料里，可以起到消泡作用，但是加入量过多，就失去脱泡和消泡的作用，反而促使气泡的发生。另外，由于加入硅油的涂料与其他涂料的相容性差，如在同一涂装现场使用容易发花，防粘连性高的涂料的再涂性差。通常作涂料添加剂的硅油有二甲基硅油、聚氧化烷撑硅油、脂肪酸改性硅油等，加入量一般为0.01-0.5%，但也应该根据所要求涂膜的性能，找出硅油的最佳添加量。
2. 硅烷偶联剂
硅烷偶联剂是一种多官能基硅烷，其特点是对有机材料和无机材料两方面都有亲和力，因而能改进涂料中的树脂有机材料和底质颜料等无机材料之间的润湿状况，提高分散性能。另外，也有可能起到涂料的粘结剂、树脂的交联剂作用。
掺有硅烷偶联剂的乙烯基类、丙烯酸酯、还氧和聚氨酯涂料，可明显改善它们的粘结力，特别对改善老化性能尤为突出。例如，将A-187硅烷偶联剂溶液喷涂在已经老化了的环氧树脂涂层上，干燥24小时后，再用同样的环氧树脂涂覆（厚度为150m），与35℃固化48小时，新旧涂层之间有100%的粘结力，而未用硅烷偶联剂处理的，涂层之间只有3%的粘结力。
硅烷偶联剂在这些体系中，即可作底漆使用，也可掺和助剂使用，效果均比较满意。例如，掺入2%A-1100的含乙烯基聚合物的有机溶胶，无需打底，即可与钢或铝等产生良好的粘结，而且涂层有着耐盐雾和耐潮湿的特性。又如，在环氧及丙烯酸酯油墨中加入0.5-1.0%的A-1100，可提高油墨对玻璃的粘结力。涂层固化后，即使将玻璃板浸入沸腾的洗涤剂溶液中，油墨涂层也不脱落。
已知，新型聚氨酯涂料具有突出的抗磨性和耐用性，从而获得广泛的应用。但是，水份的侵袭可促使粘结力迅速下降。如果基材先用硅烷偶联剂打底，则可避免这个弊端。为了提高环氧和聚氨酯涂料对各种基材的粘结力，硅烷偶联剂可以掺入涂料中，也可作为底漆用。
硅烷偶联剂对通用型油漆，如丙烯酸或硝化纤维素漆等也可改善其粘结力。还有，各种印刷油墨或糊剂，加入含乙烯基的硅烷偶联剂，即可提高其对玻璃、陶瓷及金属的粘结力。
3. 有机硅树脂
有机硅树脂是以硅-氧-硅为主链，硅原子上联接有有机基的交联型半无机高聚物，它是由多官能团的有机硅烷经水解缩聚制成的，在加热或有催化剂存在下可进一步转变成三维结构的不溶不熔热固性树脂。由于有机硅树脂具有耐热、耐寒、防潮、耐候等特性，故在特种涂料工业中占有相当重要的地位。有机硅涂料的品种繁多，大致可区分为耐热、耐寒的防腐涂料，耐搔抓的透明涂料，脱模和防潮涂料以及耐辐照涂料等。
3.1 耐热、耐候的有机硅防腐涂料
为防止长期在200-300℃或在腐蚀性介质内工作的金属制件免受侵蚀，可采用有机硅树脂做耐热防腐涂料。含有铝粉的有机硅涂料一般可在540℃下长期使用。以活性硅藻土为填料的有机硅涂料可在700-950℃下使用。
为制得对金属及其他材料具有良好粘结性，能于室温下固化的有机硅涂料，可采用有机树脂改性。改性后的有机硅涂料不仅能快速干燥，而且漆膜光泽度好，可作耐候涂料用。例如醇酸改性的有机硅涂料，其耐候寿命达8-10年之久，适用于永久性建筑及设备的涂装，同样适用于在严寒气候条件下航行的海洋船舶的涂装。
由于有机硅涂料还具有良好的耐水和化学稳定性，故可用它来保护在高湿度大气中或在高浓度腐蚀性气体中工作的设备免受腐蚀，广泛应用于化工厂，食品厂，肉类加工厂和皮革制造厂等。
3.2 耐搔抓的透明有机硅涂料
外观象玻璃的高度交联有机硅树脂，具有透明和坚硬的特点，可作透明材料的耐搔抓的防护层，也可涂于金属表面，不仅能保持金属本色，并可使之耐化学腐蚀、大气侵蚀、耐磨并易于清洗。例如，表面涂有SHC- 1000耐搔抓有机硅涂料的聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯的透明材料在Taber磨蚀机上磨蚀1000次后，其浑浊度只有2-4%，而未涂覆的材料浑浊度为>30%；SHC-1000有机硅涂料在紫外光下暴露1000小时后不变黄，而且不失去粘结性；涂有SHC-1000的透明塑料浸泡在汽油、酮、酯、芳族碳氢化合物等溶剂中，可降低应力开裂现象；将SHC-1000涂装到喷涂金属的塑料制件上可代替镀铬的金属。
3.3 脱膜和防潮涂料
有机硅树脂同有机硅油一样，具有脱膜防粘作用。采用喷雾、涂刷、浸涂等方法将硅树脂溶液涂在需要处理物体的表面上，待溶剂蒸发后，在200-230℃固化2小时，即可得到坚韧的防粘树脂膜。由于该膜对人体无毒害，故在食品工业中获得广泛的应用。
有机硅树脂还可用作橡胶和塑料加工模具的脱模剂，由于解决了成型过程中的粘模问题，提高了生产效率和产品质量，降低了劳动强度，改善了劳动环境卫生条件，取得了较大的经济效果。
有机硅树脂还可用作防潮涂料，众所周知，大多数硅酸盐建筑材料都是多孔型物质，当它长期遭受雨水和潮气的侵袭作用时，就会产生渗透现象，这不仅影响材料的绝热与透气效果，而且还会形成干湿交变的应力，使材料产生裂缝。经有机硅防潮涂料处理过的建筑物可以防止雨水的渗透、不沾尘埃和保持外表的清洁，还延长了使用寿命。
3.4 耐辐照涂料
随着核技术的不断发展，迫切需要耐高辐照剂量的涂料。通常的有机硅涂料在辐照剂量达到109拉特时会变脆，各种性能指标明显下降。若在聚硅氧烷的侧链上增加苯基含量或在主链上引入芳撑基，则能大大提高有机硅涂料的耐辐照剂量。采用云母粉或玻璃粉作填料的聚有机硅氧烷涂层对辐照具有高度的稳定性，能经受辐照计量高达1010cd/m2，广泛应用于核原料再生与处理工厂，铀开采装置以及同位素实验室和核反应堆。