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新材料产业是21 世纪经济发展的三大支柱之一, 有机硅材料在化工新材料中占有重要的地位, 也是高新建筑涂料品种的顶级原料之一。
国民经济的迅速发展, 人们生活水平的逐步提高, 促进了房地产业的快速发展, 从而带动了建筑涂料产量与品种的节节攀升。国外建筑涂料占涂料总量的35 %~40 % , 而美国占50 %左右;近两年国内建筑涂料也占到了涂料总产量的
24 %以上。建筑涂料的发展不仅体现在产量上, 更显著的表现是在品种上; 高层建筑需要超耐候性、优良抗沾污性、强抗酸雨性的外墙涂料, 有机硅材料在其中担当了主要角色。硅氧键键能(460 kJ / mol) 高于碳氧键( 351 kJ / mol)
和碳碳键(347 kJ / mol) , 决定了含硅树脂涂料具有优良的耐候性、耐热性、保光性、抗酸雨性等; 有机硅因具有极低的表面能( 11 ~ 80mJ / m2), 所得的涂膜具有优良的抗沾污性。
作为建筑涂料的助剂, 如消泡剂、润湿剂、流平剂、涂膜表面调整剂、抗划痕剂、附着力促进剂、消光剂等, 有机硅是其中的佼佼者。有机硅在高功能建筑涂料品种的发展中起着主导作用。本文对近年来国内有机硅改性涂料的发展现状作了简要评述。
1 建筑涂料中的高尖品种
1.1 溶剂型硅丙建筑涂料
硅树脂因具有优良的耐高低温性、电绝缘性、耐候性、耐臭氧性及表面活性等, 主要用于耐热、电绝缘和特种功能性涂料。国内有机硅涂料的产量在1993 年突破1 000 t/ a , 1996 年为2 863 t/ a , 目前已达4 000 t/ a , 主要为工业专用涂料和特种功能性涂料。溶剂型有机硅改性丙烯酸酯(硅丙) 涂料是开发较早的建筑涂料。硅树脂与热塑性丙烯酸树脂采用物理共混改性时, 由于极性差别大, 相容
性差, 加之有机硅组分易迁移, 难以获得均质性好的涂料; 所以一般推荐化学改性 。含羟基、烷氧基的硅烷或有机硅中间体和羟基丙烯酸酯或其低聚物(以HO R表示) , 可以通过下列反应实现化学改性:
SiOH + HO R- SiO R + H2O (1)
SiOR′+ HO R Si O R + R′OH (2)
也可以通过含双键的丙烯酸酯低聚物与硅烷单体或中间体的硅氢键的加成反应实现化学改性。
根据反应(1) 或(2) 制得的溶剂型硅丙涂料一般是热塑性的, 涂膜中缺乏交联密度大的网络结构, 涂膜性能不高 。
王国炜等人研制的溶剂型常温交联硅丙涂料, 是将能在常温下发生反应的官能团Si (OR) 3引入丙烯酸主链上, 得到的硅丙建筑涂料性能良好。有机硅在树脂中的质量分数对涂膜的交联密度有显著影响。用丙酮提取法测定涂膜的凝胶率, 当有机硅的质量分数为5 %时,凝胶率只有79 %; 当达到20 %时, 凝胶率达到85%。固化催化剂用量则从015 %增加到3 % ,涂膜的凝胶率从77 %提高到94%。选择合适的有机硅质量分数(15 %以上) 和固化剂用量获得的硅丙建筑涂料, 其耐候性等大大优于溶剂型纯丙烯酸树脂建筑涂料。这种硅丙涂料对水十分敏感, 树脂合成后需减压除水。产品应用初期, 采用双包装贮存; 目前经过改进, 单包装可稳定贮存半年以上。(待续) |
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