有机硅是如何在涂料工业中发挥其万用的特性

介绍了漆膜常见的表面缺陷、有机硅材料用作涂料添加剂的原理、用于涂料的有机硅助剂及其功能，介绍了润湿剂的概念及润湿效果评价方法。

Mon Oct 23 09:39:47 CST 2017 和氏璧化工

涂料添加剂

〉有机硅材料用作涂料添加剂的原理

漆膜常见的表面缺陷有橘皮、收缩、鱼眼、针孔、润湿差(见表6)。解决这些弊病的最好方法是添加各种有机硅助剂。

用于涂料的有机硅助剂主要以聚硅氧烷为主链，故以聚二甲基硅氧烷(PDMS)的特性来表征有机硅助剂的特性。PDMS的结构如式1。

PDMS呈螺旋结构，每6个Si—O链节构成一个螺旋，由此形成的分子的体积大。由于分子的热振动，分子间的距离扩大，使其分子间作用力变小，具有更低的表面张力。分子的螺旋结构像一个弹簧，因此使PDMS具有压缩性和低温性能。主链Si—O键和侧链一CH3基的组合使PDMS兼有无机物的耐热性、化学稳定性和有机物的流动性、疏水性和易加工性。综合起来，PDMS具有以下特性可以改善涂料的表面性能和缺陷。

●表面张力低：黏度0.65 mm2/s的硅油的表面张力是15.9 mN/m；随着硅油黏度的增加，表面张力增大；当硅油黏度度达到50 mm2/s以上时，表面张力增加到一个常数值21.5 mN/m。苯甲基硅油的表面张力稍高于二甲基硅油，表面张力随着苯基含量的增加而增加；如苯基、甲基量之比为0.14的苯甲基硅油的表面张力为22.2 mN/m，而苯基、甲基量之比为0.67的苯甲基硅油的表面张力为28.6 mN/m。低表面张力硅油赋予涂料的特性是：使涂料具有优良的消泡性、润滑性、平滑性、润湿性和流平性；涂层有优良的脱模性、光泽。

●憎水性好：螺旋结构的主链Si—O键外包裹的侧链甲基向外，像一层防水盔甲使涂层产生憎水性。

●压缩率大：螺旋式的分子结构使PDMS分子间的距离增大，形成的漆膜不透水，但能透过气体。

●黏温系数小：随着温度的升高，一般液体的黏度会变小；但硅油分子的螺旋结构会渐渐舒展开来，使分子间的间隙变小，相互的作用力变大，黏度就变大了，抵消了一部分因为温度升高而使黏度变小的作用。因此随着温度升高，硅油的黏度变化较小，也就是黏温系数小。所以涂料中加入硅油对其黏度和流动性影响不大。

●化学稳定性优良表现：热稳定性优良，耐热温度达到200℃以上，这是一般有机树脂达不到的；低温性能优良，弹簧似的分子结构，在低温时旋转自如，不会冻住，在-50℃仍保持良好的流动性；无毒、无腐蚀，具有生理惰性，对人体无刺激性；电气绝缘性优良；无色透明，可以与各种清漆、色漆或油墨配合；低臭、低刺激：生产中未添加有气味的原料，即使是碱性催化剂也在中和及脱低分子阶段尽量除尽，所以基本无味；闪电高：黏度100mm2/s以上的硅油闪点可以达到300℃以上。

〉用于涂料的有机硅助剂及其功能

硅烷、硅树脂、硅油、硅橡胶都可用作涂料添加剂，其功能不同。

硅烷可作为涂料的附着力增强剂和颜料表面处理剂。

硅树脂可作为涂料的耐候、耐热添加剂和流平剂。

硅橡胶可作为耐水添加剂、弹性手感和绒毛手感剂、消光剂。

二甲基硅油可作为涂料的消泡剂、滑爽剂和锤纹添加剂等等，不同黏度的二甲基硅油在你溶剂型涂料中的作用不同（见图3）。聚醚改性硅油是继二甲基硅油以后又开发出的涂料添加剂系列。它是有机硅和聚醚的共聚物，依据聚醚的位置可分为侧链接枝型和聚醚封端（ABA）型两类。根据共聚物中有机硅的聚合度、聚醚和有机硅的比例、聚醚或其它有机基种类、有机硅主链、封端剂类型的不同，加入涂料油墨体系后，可分别显示出滑爽性、流平性、重涂性、润湿性、亲水性、消泡性、附着性、光泽、折光率、相溶性等等。聚醚改性硅油可应用于涂料的所有体系：水性、溶剂型、高固体分及紫外光固化体型。依据不同的分子设计，可作为滑爽、流平和润湿剂；通过接入反应性基团还可使硅油具有不迁移性。