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有机硅在涂料工业中的应用(4)

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6、用作耐污助剂的有机硅助剂
在某些特殊领域( 如3C) 应用的涂料体系,通常有表面耐污的要求。耐污助剂大多是各种特殊结构的有机硅助剂,如式( 5) 所示,它们通常含有一些能够与体系反应的有机硅基团R,同时具备一些可在表面伸展的有机硅链段,正是这些伸展的有机硅链段提供了优异的耐污效果。

当R 为羟基时,可以用于聚氨酯体系和氨基烤漆体系,羟基含量低的时候适用于溶剂型体系,羟基含量高的时候,适用于水性体系; 当R 为丙烯酸酯双键时,可以用于光固化体系; 当R 基团为环氧的时候,可以用于环氧体系。
7、用作颜填料分散剂的有机硅助剂
为了使颜填料能够均匀地分散并防止沉降,分散剂是不可缺少的。从结构来看,分散剂含有亲颜料基团和溶剂化链段。有机硅化合物经过合理的结构设计,可以得到能用作涂料体系分散剂的化合物。常见的硅烷偶联剂就可以作为填料的分散剂使用,有时为了应对更高的要求,还可以设计一些特殊的结构,来达到更好的效果。
式( 6) 是用作水性涂料分散剂的有机硅化合物的示意图。

由于通常颜填料表面( 特别是无机颜填料) 吸附了空气中的水分或自身结构的原因,都含有一定的羟基,当有机硅化合物加入水性涂料体系后,其中的有机硅烷会水解产生相应的硅羟基,产生的硅羟基能与颜料表面的羟基进一步缩合,从而牢固地连接到颜料表面,在颜填料表面产生分子吸附层,再加上其所含有的亲水的溶剂化链段所提供的熵稳定作用,可以为颜填料在水性体系的分散提供稳定化作用,故特别适用于一些较难分散的无机颜填料特别是纳米级的无机颜填料( 如纳米氧化铁、纳米氧化锌、纳米氧化硅)的分散。作用机理如图3 所示。

8、用作附着力促进剂的有机硅助剂
如图4 所示,硅烷中的烷氧基与体系中的少量水反应,生成硅羟基,硅羟基与底材表面的羟基反应,形成牢固的吸附层,而硅烷中所含有的R 基团中含有反应型基团( 针对不同的树脂体系有氨基、环氧基、甲基丙烯酰基等) 则可以在交联过程中与树脂体系产生化学键交联,在树脂与底材之间提供很强的架桥作用,从而大大提高附着力。

与溶剂型涂料体系相同,在水性涂料体系中,当应用于玻璃、陶瓷以及部分金属和塑料底材时,硅烷仍旧可以用作附着力促进剂,但是与溶剂型体系不同的是,由于水性体系以水为分散介质,通常适用于溶剂型体系的硅烷类附着力促进剂加到水性体系中,会因为水解速度太快,而很快失效,故在使用的时候只能在施工现场添加。
根据水性涂料体系的特点,开发出了适用于水性涂料体系的硅烷。通过调整硅烷结构中的R 基团的大小,通过R 基团的位阻效应,影响硅烷的水解速度,从而使硅烷的水解周期能够与水性涂料的使用周期同步,提高水性涂料的贮存稳定性。

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