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玻璃面处理用氟硅烷

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tysf 发表于 2008-6-29 21:33:04 | 显示全部楼层 |阅读模式
有机氟硅材料作为有机硅与有机氟交叉材料,产品性能兼顾了有机硅产品和有机氟产品的特性,具有低表面张力、耐溶剂和耐化学性能等特点,产品形态包括氟硅橡胶、氟硅油和氟硅涂料等。 氟硅橡胶具有很多优异的性能, 其特性为高强度、高抗撕、高模量、低压缩变形、低温性能好等。氟硅油产品除了具备氟硅材料共有的特性外,还有着其他普通油类产品无法比拟的高效润滑性。这些产品已广泛应用在汽车、航天器、钢铁、玻璃以及采矿业,取得了很大的市场和经济效益。
氟硅涂料是另一快速发展的有机氟硅材料领域。氟硅涂料比普通的涂料具有更好的憎水、憎油、憎污、耐化学介质和耐高低温性能,它主要应用在玻璃面、建筑、织物、皮革、室外雕塑、广告、路标的憎水、憎油、憎污等场合。氟硅涂料伸长率比以往任何树脂涂料都好,所以不易开裂或剥落,是理想的涂料。
本文仅就氟硅涂料中的玻璃面处理用氟硅烷作一详细的介绍。
在汽车、火车、飞机、轮船、房屋、商场等中,为确保其雨天行走时的视野清晰而在玻璃窗或镜子等玻璃面上涂布防水防污剂剂,以防止水滴黏附在玻璃面上,从而确保良好的视野。迄今为止提出了以氨基聚硅氧烷为主成分的防水剂,以及以氟烷基硅烷为主成分的防水剂。氨基聚硅氧烷为主成分的防水剂的优点在于易于对玻璃面进行处理操作,即使含有水分也可以使用,在雨天时也可以简单地使用,但是由于其包含亲水性的氨基,因此存在防水性差的问题。以氟烷基硅烷为主成分的防水剂的优点在于其分子骨架上含有氟原子,其耐久性优异,还可以赋予优异的防油性能。
对于玻璃面特别是玻璃镜面,涂覆防水防污剂必须满足以下几个要求才算是符合条件的:1.要保证玻璃面原有的光学性能;2.疏水疏油角度理想;3.显著降低表面摩擦系数;4.耐磨性好,就是附着力要好。有机氟烷基硅烷正好能满足这样的要求。
目前市场上的氟硅烷品种并不多,主要有三氟丙基三甲(乙)氧基硅烷、十三氟辛基三甲(乙)氧基硅烷、十七氟癸基三甲(乙)氧基硅烷、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、六氟丁基丙基三甲氧基硅烷等。三氟丙基三甲(乙)氧基硅烷因为主链上氟原子数量较少,显示不出较好的防水防污效果,甚至不及普通的甲基硅醇钠,如果想挥发其理想的防污性能,需经过处理将其制成氟硅树脂作为防污涂料或油漆的基料使用。十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷、六氟丁基丙基三甲氧基硅烷的防水防污效果也不是很理想,应用不多,所以现在用来进行玻璃面处理的氟硅烷主要是十三氟辛基三甲(乙)氧基硅烷、十七氟癸基三甲(乙)氧基硅烷,两者的应用效果差别不大。
(一)防水剂配置。有效成分氟硅烷的用量一般为0.5%~5%,浓度小于0.5%时,在玻璃面上涂覆时难以形成均匀的防水膜层,当浓度大于5%时,在玻璃面上形成的防水膜层容易产生白色混浊的问题。
对于溶剂的选择,只要其可溶解上述氟硅烷,而且不与该化合物发生反应,以及容易挥发即可。例如除了可以使用甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇等醇类溶剂,或硅原子数为3~10的环硅氧烷等的聚硅氧烷类溶剂,乙二醇、丙二醇等的二醇类溶剂,甲苯、二甲苯等的芳香族溶剂,醋酸乙酯、醋酸丁酯等的酯类溶剂,丙酮、甲乙酮等的酮类溶剂作为稀释剂外,还可以使用石油石脑油、溶剂石脑油、石油醚、石蜡油、汽油、煤油等的石油类溶剂作为稀释剂。
通常还需要在防水剂中加入催化剂以促进氟硅烷水解并在玻璃面上形成防水膜层。对该水解缩合反应有催化作用的化合物有环烷酸金属盐、金属烷氧化物、乙酰丙酮金属盐、有机锡化合物、酸、碱等。这些催化剂可以单独使用也可以复配使用,优选的原则是对涂覆面的影响要小,且反应性要良好,不能削弱防水防污性能。催化剂的浓度选择控制在0.01%~5%,浓度小于0.01%时,反应不能充分进行,所形成的防水膜层容易不均一,浓度大于5%时,可能会对防水膜层起到很大的破坏作用。
为提高向玻璃面涂覆操作的操作性或滑动性等,也可以在防水剂中加入分散性微粉,例如氧化硅、硅酸钙、硅酸镁、硅酸锶、硅酸铝等硅酸金属盐,碳酸钙、碳酸镁、碳酸钴等碳酸金属盐,沸石、硅澡土、氧化铝、氧化锆、氢氧化铝、硫酸钡、高岭土、滑石粉、聚四氟乙烯、聚乙烯、纤维素粉末、各种合成树脂、聚硅氧烷等等。对于该分散性粉末,其平均粒径优选为0.5~15μm。如果平均粒径小于0.5μm,则在加工操作时该粉末容易黏附在玻璃面上,可能会造成擦拭操作性降低,如果平均粒径大于15μm,可能在涂覆操作时会在玻璃面上产生擦伤。
(二)涂覆操作。将配置好的防水剂用毛巾、海绵、无纺布等在玻璃面上进行涂覆,然后使已涂覆的涂覆液的溶剂挥发,使其充分干燥,在玻璃面与氟硅烷充分反应之后,将玻璃面上多余的成分用毛巾、海绵、无纺布等不易产生刮伤的物品进行擦拭处理。当处理小面积玻璃例如镜片时,可在稍许搅动下浸入1-2min,晾干后,移入80度的烘箱中烘干5-10min,或在室温及相对湿度60%条件下干燥24h,即可。
当处理金属、陶瓷等镜亮面时,宜使用0.5%-2.0%(质量分数)的浓度,并采用浸渍、喷雾及刷涂等方法处理,根据基材的外形及性能,可随即室温固化,也可在80-120度下保持1-5min达到干燥固化。
(三)性能测试。待涂覆好的防水剂充分固化后,可从擦拭性、初期防水性、防水持续性、滑度以及对涂覆面的影响进行考察,分别评价其性能。
1、擦拭性。对于涂覆后的擦拭性是在玻璃面上用海绵涂覆防水剂后,充分进行干燥固化,玻璃面与氟硅烷充分反应后,用干毛巾擦拭,此时目测观察玻璃面状态,实施擦拭操作,直到达到一定状态,经氟硅烷处理的玻璃面可容易均匀和干净地完成。
2、初期防水性。按照预定方法对玻璃面实施防水处理,配置出实验片,采用接触角精密测定装置,在滴水量为0.04ml和室温下测定接触角。经氟硅烷处理后的接触角可达到110~160度,甚至可以达到超疏水的状态。
3、防水持续性。按照预定方法对玻璃进行防水处理,取出实验片,将实验片浸渍在酸性溶液中,在50度恒温5小时,取出后冷却至室温,测定接触角。
4、滑度。按照预定方法对汽车玻璃进行防水处理,然后一边加水一边使擦拭器动作,观察擦拭器是否发生抖动。
5、对涂覆面的影响。按照预定方法对玻璃进行防水处理,将实验片在50度恒温5小时,取出后冷却至室温,用干净的纱布擦拭涂覆面,目视涂覆面的状态。
氟硅烷的优异性能就在于它能满足以上几个项目的测试,这是普通的有机硅烷/硅氧烷及树脂无法达到的。超疏水防油的效果能使玻璃面减少污染、易清洁。无论是在静止还是在行进过程中,当水滴落到经氟硅烷处理的玻璃面上时,该水滴就会在玻璃上分散成许多小水滴,成为近似球形的液滴并顺着斜面自动滚落,无法黏附在其表面上。
尽管氟硅烷及氟硅涂料已获得了广泛的应用,显示出卓越的性能,遗憾的是目前国内还没有自主生产该类产品的厂家,完全依赖于进口,价格非常昂贵,这样也就限制了其只能在一些高档的场合或军工部门使用,因此加强对该类产品的研究开发是非常必要的课题。持续技术开发使氟硅烷及氟硅涂料从品种单一,技术落后的局面上升到的品种繁多,应用和功能全面开花的大好形势会在研究人员的努力下快速到来。

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TDWE 发表于 2009-8-24 14:11:02 | 显示全部楼层
研究人员的努力

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sdlylxj 发表于 2010-6-6 22:54:42 | 显示全部楼层
请版主提供一下哪里有卖十三氟辛基三甲(乙)氧基硅烷、十七氟癸基三甲(乙)氧基硅烷的,价格怎样?谢谢!

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老钱秀 发表于 2010-7-2 14:07:33 | 显示全部楼层
没有必要遗憾了,哈尔滨雪佳氟硅化学已经有十三氟的产品了

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southking 发表于 2010-8-8 23:39:17 | 显示全部楼层
"三氟丙基三甲(乙)氧基硅烷因为主链上氟原子数量较少,显示不出较好的防水防污效果,甚至不及普通的甲基硅醇钠,如果想挥发其理想的防污性能,需经过处理将其制成氟硅树脂作为防污涂料或油漆的基料使用。"
对这段表示下异议。因为曾使用三氟丙基三甲(乙)氧基硅烷到特定的配方中可使接触角大于110°。

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黄石 发表于 2010-8-19 17:06:46 | 显示全部楼层
真的有那么明显差别吗?十二氟与十三氟、十七氟?

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ygq9394 发表于 2010-8-25 07:22:17 | 显示全部楼层
氟硅到底离我们有多远?来公司5年了,一直喊着要投产,哎呀~!看来这个任务是要留给后来人喽!

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woshilinriping 发表于 2011-1-18 15:57:42 | 显示全部楼层
我司有售十三氟代辛烷基三乙氧基硅烷,牌号是F8261。可电联15018739651。

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zfl009 发表于 2012-6-16 15:19:27 | 显示全部楼层
和期待这样的产品,

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zjhg 发表于 2012-6-17 13:55:52 | 显示全部楼层
我公司有十七氟癸基,十三氟辛基,三氟丙基,及高分子的全氟聚醚基硅烷,qq420266055

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王清1014 发表于 2013-11-9 14:00:12 | 显示全部楼层
水性新产品吗

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yangjr886 发表于 2013-11-11 11:02:05 | 显示全部楼层
好像来晚了,我这有十三氟辛基和十七氟癸基三乙氧基硅烷!大家都用的怎么样?

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