涂料行业里的有机硅,它的功能性有哪些?
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1935年,第一个应用硅基(SBT)技术出现,美国学者海德和苏联学者安德里阿诺夫开发了有机硅的工业应用,通过水解反应制得有机硅聚合物,诞生了第一代有机硅产品——硅树脂;1941年GE公司成功进行了直接法合成甲基氯硅烷的工业化生产;1943年硅树脂利用直接法合成的有机硅单体实现了工业化生产,并作为耐高温绝缘涂料使用。经过几十年的发展,涂料上使用的有机硅材料已不仅仅限于硅树脂,随着电子工业的发展,以硅橡胶为基料的涂料、油墨也迅速发展起来。为改善涂料的性能,各种硅油及其二次加工品,作为涂料的功能性助剂,也得到广泛的应用。从广义上讲,织物整理剂、皮革涂饰剂和纸张隔离剂也是织物、皮革和纸张表面的有机硅涂料,只是涂料行业目前没有将它们归人在内。
有机硅在涂料中的应用
绝缘材料
硅树脂作为涂料的第一个应用技术就是硅树脂浸渍的玻纤布胶带,作为美国海军潜水艇上的电线绝缘保护层。我国在20世纪50年代开发出硅树脂,在起步阶段也主要用于H级电机线圈的绝缘浸渍、H级电机的丝包线和槽绝缘用玻纤布的浸渍、玻璃纤维绝缘套管的浸渍、绝缘用的云母带等等。
底漆
涂层与底材之间的结合力包括机械结合力、化学键合力、扩散作用力和偶极作用力。结合力的大小直接影响涂层的附着力。
改善涂层与底材间附着力的方法主要有:底材打磨、喷砂、降低涂料的施工黏度、提高施工温度、改善底材的润湿性(采用溶剂擦拭、电晕、火焰烧、氧化剂处理等方法),与有机硅相关的是使用附着力促进剂,也就是使用底漆,用于底漆的有机硅材料主要是硅烷。烷氧基硅烷可以改善涂料和底材的附着力、流动性、流平性、耐磨性、颜填料的分散性、耐水性和耐盐雾性,已广泛地应用在各种金属和含硅材料的底漆配方中。
耐热涂料
由于有机硅聚合物主链是一SI—O—SI一O一键,侧基是有机基,因此,兼有无机物和有机物的特性,耐高温性能优于大多数有机树脂。
用于涂料的树脂的耐热性按下列顺序递减:纯硅树脂>有机树脂改性硅树脂>有机硅改性有机树脂>无苯乙烯的丙烯酸树脂/聚羧酸树脂>聚酯/异氰尿酸三缩水甘油酯>环氧/羧基的聚酯>丙烯酸/异氰酸酯>聚酯/异氰酸>环氧/酚醛>环氧/双氰胺>环氧/胺,所以硅树脂是耐热涂料主要的成膜物质。
工业维护涂料
工业维护涂料主要用在工业防腐、家电、船舶水上部分、家具和卷材等方面。早年考虑到有 机硅成本较高,工业维护涂料多选用有机树脂涂料。近年来由于石油价格持续上涨,涂料市场的发展趋势是减少挥发性有机化合物(VOC)的排放和降低成本。延长涂料的使用寿命是减少VOC排放和降低成本的途径之一。在有机树脂中引入有机硅是延长涂料寿命的一个好方法。
卫生涂料
食品卫生对于人体健康至关重要。在卫生保健和食品加工设备中需要达到卫生标准的涂料。 达到卫生标准的方法要么是经常清洗,要么是对涂料表面进行活性杀菌。选择新的杀菌剂要经过多重审查,新的灭菌剂商品化需要昂贵的试验成本和繁琐的批准文件;相反,防止微生物污染可通过易清洁的涂料来实现,这样可减少许多麻烦。最常用的消毒方法是紫外线照射;然而,紫外线照射会降低有机树脂涂料的附着力和耐磨性,再用带有摩擦剂的清洁剂和化学消毒剂进行清洗就会破坏涂层的保护性能。 如果在涂料中引入有机硅就能赋予涂层极好的耐紫外线性、憎水性、低表面能(20~22 mN/m)、不粘性和耐化学清洁剂性能,延长涂料使用寿命。