有机硅SAA的重要特性是它优良的表面活性和易展布性。这一特性来源于聚二甲基硅氧烷的低表面张力和弱分子间作用力。硅原子在化合物中处于四面体中心。根据四面体结构,两个甲基垂直于硅与两相邻氧原子连接的平面上;由于SI—C键键长较大,以至两个非极性的甲基上的三个氢就像撑开的伞,从而使它具有很好的疏水性。甲基上的三个氢原子由于甲基的旋转占有较大空间,从而增加了相邻硅氧烷分子之间的距离;分子间作用力与分子间距离的六次方成反比,故聚二甲基硅氧烷分子间作用力比碳氢化合物要弱得多。因此它的表面张力比相近摩尔质量的碳氢化合物小,从而使硅氧烷在界面上易展布。聚二甲基硅氧烷链易展布与极性表面(如水、金属、纤维等)的另一个原因是由于硅氧链中的氧能与极性分子或原子团形成氢键,增加了硅氧链与极性表面之间分子的作用力,促使其展布成单分子层;从而使疏水性的硅氧烷横卧极性表面,呈特有的“伸展链”的构型。而普通的SAA的疏水基是直立于极性表面的。 有机硅SAA的上述特性,决定了这类物质具有易乳化、优良的渗透性、与极性基材结合牢固、表面铺展性好、成膜薄等特点。如果未作亲水基的改性,则仍具有疏水性的特点。 有机硅表面活性剂中的亲水基不能直接连接在硅氧链的硅原子上。直接连接在硅上的亲水基易水解生成硅醇基,硅醇基能进一步缩合或交联,从而导致有机硅表面活性剂化学结构的彻底破坏。所以,合成有机硅SAA一定要将疏水基和亲水基通过隔离基连接。按疏水基与亲水基连接基团的不同,聚醚硅油可分为:硅—氧—碳链—亲水基型,硅—碳—亲水基型两种。前者通常做聚苯乙烯发泡工艺中的匀泡剂,也叫“亲水硅油”。硅—氧—碳链—亲水基型的聚醚硅油通常不宜在水存在下使用,因SI—O—C键易水解、缩合,导致有机硅表面活性剂结构破坏和性能消失,且不耐高温。硅—碳—亲水基型的有机硅表面活性剂,在水中分散稳定,不会水解。可在150℃以下长时间使用;短时间内,也可到达200℃。 有机硅SAA的典型类型,当属聚醚硅油。由于在其分子链(侧链或主链)上悬挂或嵌段聚醚基团,使之具有即亲油又亲水的特性。也即该油品不仅能与烷烃类油性物质互溶,而且极易在水中分散。这是一种极有应用价值的特性。 有机硅SAA除具有普通SAA润湿、分散、起泡、消泡、抗静电、乳化、渗透、柔软、润滑、增溶等性能外,还具有较高的表面活性、易展布性、生理惰性、耐候性、耐高温性等特点,这些特点使其在塑料、橡胶、纺织、涂料、医药、食品、石油、化工、农药、化肥等领域有广泛应用的前景。 涂料是一个宽泛的概念。包括水性、油性。油性的包括各类单组份、双组份室温固化漆、高温烤漆、UV光固化漆等,也包括PU涂层、粉末静电涂层等。水性涂料包括建筑内外墙涂料、织物涂层胶、家具木器漆等。涂料还包括各类油性、中性、水性油墨,如喷墨墨水、中性墨水、印刷油墨等。 1、体系自身的稳定性。如涂料体系各种成分的相容性(分散稳定性);悬浮稳定性(抗分层);防止颜料沉淀;合适的耐挥发性(防止过早干结或挥发过慢)。 2、体系与基材的结合牢固性。如防止涂膜脱落、起皮。 3、体系成膜的质量。如合适的快干速度;流平性(防镜框效应)、防表面桔皮、皱纹、麻点、缩孔、防止浮色及发花。 4、体系成膜后的表面功能。如涂膜色泽光亮程度(高光、哑光);涂膜的手感;可重涂要求;涂膜的耐候性(抗紫外线、防水、防油污)等。 因此,有机硅的涂料添加剂,大致为四类。1、润湿分散剂。2、流平剂。3、消泡剂。4、手感剂。其中1、2两类,都是典型的硅表面活性剂,3、4两类,则有不所同的情况。 作为有机硅助剂,在表达不同的功能时,往往有相互矛盾的表现,比如,有机硅润湿分散剂在赋予涂料优良的润湿分散效果,使涂料的稳定性、涂料与底材的结合力提高的同时,却难兼顾手感的光滑。又如,消泡剂由于其消泡原理基于与涂料的不相容性及破坏涂料起泡时的表面能的稳定,才达到消泡效果,所以,消泡剂可能带来另一个问题,即使涂膜产生缩孔、以及影响重涂性等问题。再如,有机硅手感剂的作用原理,是由于有机硅基团能迁移到涂层表面,赋予涂层表面以有机硅的滑爽手感。而有机硅另一个特性是其隔离性,有可能会影响涂层的重涂性能。含聚醚基的有机硅消泡剂、手感剂基于克服上述问题而设计,充分考虑到了它可能具有的负面效应。但在指导使用上,仍须考虑解决问题的主次,以确定选择合理的助剂,以达到一剂多能的效果。 根据我公司系列产品应用经验,将相关产品的性能图示如(图3): PU革。在人造革制造工艺过程中,基布涂布以聚氨酯(PU)为主料的有色涂层。要求PU浆料喷涂后具有涂膜均匀,流平性好,防油缩,抗粘,抗静电的特点。在PU浆料中添加BD-3033,可以获得满意的效果。 喷墨墨水、中性水笔墨水、印刷油墨,添加BD-3071润湿分散剂,效果显著。 案例:丹阳某油墨企业,在油墨体系中添加BD-3071有机硅润湿分散剂,使油墨的黏度适当降低,使其润湿分散性和流平性增加。参考添加量1~2%,由于添加量少,在油墨印刷过程中,不会影响油墨的正常挥发固化。 案例:绍兴某服饰制品企业,使用BD-3231流平剂,在服装金银饰片(聚酯)涂漆中添加BD-3231,参考添加量:1~3%。油漆固化后,漆膜表面滑爽,不易与片材粘结。能满足电脑绣花缝制工艺的要求。 案例:临安某涂料助剂企业,使用BD-3231流平剂,改善油漆的流平性能。 案例:杭州某涂料化学企业,油漆制造商。机械设备制造完成后,要用油漆涂装。但即使是新机器,总会有轴承油等润滑材料污染金属表面,使喷涂油漆产生麻烦。底材不清洁,油漆喷涂上去后,被油污隔离,产生漆皮脱落现象。油漆添加3~5%左右的BD-3033流平剂, 使油漆对烷烃类油脂产生亲和性,与底材牢固结合,避免了漆皮脱落,并满足重涂性、及手感等方面的要求。 |