有機硅樹脂涂料是以有機硅樹脂或改性有機硅樹脂為主要成膜物質(zhì)，是一種元素有機涂料，簡稱有機硅涂料。元素有機涂料是由元素有機聚合物為主要成膜物質(zhì)的涂料總稱，包括有機硅、有機鈦、有機氟、有機鋁、有機鋯涂料等。其中，有機硅樹脂涂料產(chǎn)量最大。元素有機涂料是介于有機高分子和無機化合物之間的一種化合物，具有特殊的熱穩(wěn)定性、絕緣性，耐高溫、耐化學品性、耐水、耐候性等特點，廣泛地應(yīng)用于國防工業(yè)、電器工業(yè)等行業(yè)。
有機硅樹脂涂料的性能如下：
有機硅樹脂涂料是一種價格較貴的耐熱性、耐寒性、耐候性突出的絕緣涂層。
① 有機硅樹脂涂料的耐熱性強
這是有機硅樹脂涂料最大的特點。純有機硅樹脂清漆可耐200-250 ℃高溫，當與片狀鋁粉、玻璃料、耐熱填料等配制的涂料可耐300-700 ℃高溫，改性有機硅樹脂與耐高溫顏料可制得耐200-300 ℃高溫的涂料。漆膜干燥后耐沸水煮和耐過熱水蒸氣。
② 有機硅樹脂涂料的耐候性優(yōu)異
純有機硅樹脂涂料在-50 ℃條件下仍然具有較好的沖擊強度和柔韌性，采用聚酯改性后，可在低溫-80 ℃下使用。
③ 有機硅樹脂涂料的絕緣性突出
在高溫和潮濕條件下具有較好的電絕緣性，可達H級，擊穿電壓達60-100 kV/mm。
④ 有機硅樹脂涂料的耐化學腐蝕性較強
在100 ℃，3 %堿液浸泡100 h或者5 %鹽水浸泡70 h條件下漆膜無變化。但耐稀鹽酸、稀硫酸腐蝕性能不佳，以及耐油性不強，可做潤滑油，遇汽油會變軟。
⑤ 有機硅樹脂涂料的防霉性較高
有機硅樹脂涂料不含油的成分，霉菌無法在漆膜上生存，防霉性能較好。
⑥ 有機硅樹脂涂料的附著力較好
有機硅樹脂涂料適合以鋼鐵、玻璃、鋁為基體。
⑦ 有機硅樹脂涂料的固化溫度高
多數(shù)有機硅樹脂涂料需要高溫烘烤。
⑧ 有機硅樹脂涂料的耐有機溶劑差。
⑨ 純有機硅樹脂涂料黏度低，與顏料制成的磁漆易沉淀。
⑩有機硅涂料具有非常低的表面張力,有極好的防水性能。
1、硅樹脂涂料
以有機硅樹脂為成膜物質(zhì)制成的涂料主要有耐熱耐候有機硅防腐涂料、耐搔抓的透明有機硅涂料、脫模和防潮涂料及耐輻射涂料等品種。
涂料用有機硅樹脂一般以甲基三氯硅烷（CH3 SiCl3）、二甲基二氯硅烷[（CH3）2SiCl2]、苯基三氯硅烷（C6H5SiCL3）、二苯基二氯硅烷[（C6H5）2SiCl2]及甲基苯基二氯硅烷［CHO（C6H5） SiCl2」等為原料進行水解縮聚而制得。單體結(jié)構(gòu)、官能團數(shù)目與比例對涂層性能的影響很。硅原子上連接的有機基團種類對樹脂的性能也有影響，不同的有機基團可使有機硅樹脂表現(xiàn)出不同的性能。例如，當有機基團為甲基時，可賦予有機硅樹脂熱穩(wěn)定性、脫模性、憎水性、耐電弧性；為苯基時，賦予有機硅樹脂氧化穩(wěn)定性，在一定范圍內(nèi)可破壞高聚物的結(jié)晶性；
為乙烯基時，可改善有機硅樹脂的固化特性，并帶來偶聯(lián)性；為苯基乙基時，可改善有機硅樹脂與有機物的共混性。在硅氧烷主鏈引入了基，可增加其與醇酸樹脂、聚酯樹脂等的相容性；引入亞苯基、二苯醚亞基、聯(lián)苯亞基等芳亞基及硅碳硼高聚物時，耐輻射性強、耐溫可達300～500℃；主鏈結(jié)構(gòu)為Si-N鍵的有機硅高聚物，其熱穩(wěn)定性在400℃以上。在實際應(yīng)用中，可根據(jù)需要選用不同的有機硅單體，在有機硅樹脂中引人不同的有機基團。
據(jù)參考資料表明晨光化工研究院采用粘度為20～40mPa·s的羥基硅油、（CH3）2SiCl2及甲基三乙氧基硅烷為原料，控制nR／nsi，（CH3）2SiCl2與羥基硅油的質(zhì)量比，并采用滴加水的方式于50℃共水解1h，得到具有良好硬度和彈性的甲基硅樹脂，可用于制備金屬膜電阻器的阻燃涂料。中科院化學所以CH3SiCl3為主要原料，以丙酮和二甲苯為溶劑，合成了摩爾質(zhì)量分布窄的可溶性梯形聚甲基硅樹脂，采用該樹脂與一定量的鋁粉、室溫硫化硅橡膠配制成的高溫防腐涂料，經(jīng)250℃老化1000 h，其柔韌性、耐油性和耐腐蝕性等均良好。合肥工業(yè)大學用四官能團的硅酸酯與三官能團的烷基硅氧烷，通過嚴格控制共水解反應(yīng)，制得兼有硅酸鹽和有機硅聚合物特性的基料，該基料與顏填料及其它輔助材料按一定比例配合可制成有機硅耐熱涂料。
2 、改性有機硅樹脂涂料
盡管有機硅樹脂具有許多優(yōu)異性能，但也存在一些問題：一般需高溫（150～200℃）固化，固化時間長，大面積施工不方便；對基材的附著力差，耐有機溶劑性差，溫度較高時漆膜的機械強度不好，價格較貴等。為克服這些缺點，常用有機硅樹脂對有機樹脂進行改性。改性有機硅樹脂通常兼具兩種樹脂的優(yōu)點，可彌補兩種樹脂在性能上的某些不足，從而提高性能、拓展應(yīng)用領(lǐng)域。改性方法有物理共混和化學改性兩種，化學改性的效果一般比物理共混改性好?；瘜W改性主要是在聚硅氧烷鏈的末端或側(cè)鏈上引人活性基團，再與其它高分子反應(yīng)生成嵌段、接?；蚧ゴ┚W(wǎng)絡(luò)共聚物，從而獲得新的性能。在涂料工業(yè)中，用有機硅改性的有機樹脂主要有醇酸樹脂。丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等。
2.1 有機硅改性醇酸樹脂涂料
有機硅改性醇酸樹脂涂料既保留有醇酸樹脂漆室溫固化和涂膜物理、機械性能好的優(yōu)點，又具有有機硅樹脂耐熱、耐紫外線老化及耐水性好的特點，是一種綜合性能優(yōu)良的涂料。最早的改性方法是將有機硅樹脂直接加到反應(yīng)達到終點的醇酸樹脂反應(yīng)釜中即可；通過這樣簡單的混合，醇酸樹脂的室外耐候性大大改進。另一種改性方法是制備反應(yīng)性的有機硅低聚物，用以和醇酸樹脂上的自由羥基進行反應(yīng)；也可將有機硅低聚物作為多元醇與醇酸樹脂進行共縮聚。通過化學反應(yīng)改性的醇酸樹脂耐候性更好。湖南大學用醇解法制成的羥基封端醇酸預聚體與以水解法或異官能團法制成的有機硅預聚體進行縮聚反應(yīng)合成出（A一B）n型結(jié)構(gòu)的有機硅－醇酸嵌段共聚物，并以該嵌段共聚物為基料制成清漆；該清漆綜合性能優(yōu)良，既具有醇酸樹脂清漆的室溫固化、漆膜柔韌性、沖擊強度和附著力好的優(yōu)點，又大大提高了耐熱、耐大氣老化和抗水介質(zhì)腐蝕等性能。
2.2 有機硅改性丙烯酸樹脂涂料
有機硅改性丙烯酸樹脂涂料具有優(yōu)良的耐候性。保光保色性，不易粉化，光澤好；大量用于金屬板材的預涂裝、機器設(shè)備的涂裝及建筑物內(nèi)外墻的耐候裝飾與裝修。有機硅改性丙烯酸樹脂有溶劑型和乳液型兩類，其中硅丙乳膠涂料具有優(yōu)良的耐候性、耐沾污性、耐化學藥品性能，是一種環(huán)保型綠色涂料。湖北大學采用水溶性自由基引發(fā)劑，以含氫硅油與丙烯酸丁酯為原料，通過乳液聚合方法合成了性能優(yōu)異的有機硅/丙烯酸酯乳液；該乳液具有很好的耐酸堿。耐高低溫及耐電解質(zhì)穩(wěn)定性，用其配成的涂料具有很好的耐候性和耐沾污性能。濟南化工研究所以丙烯酸酯類單體、D4和乙烯基七甲基環(huán)四硅氧烷為原料，通過加人一定量的接枝劑，采用一次投料法合成了穩(wěn)定的聚丙烯酸酯一聚硅氧烷復合乳液。四川省建材工業(yè)科學研究院通過預乳化工藝，采用活性硅油與丙烯酸酯類單體進行乳液共聚，得到有機硅改性丙烯酸乳液，用該乳液配制的涂料涂層耐沾污性好，綜合性能優(yōu)異。
據(jù)資料顯示復旦大學采用含乙烯基官能團的有機硅單體與甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸羥基酯等單體通過種子乳液聚合，得到了穩(wěn)定的性能優(yōu)異的有機硅改性丙烯酸酯乳液。浙江大學采用有機硅單體對丙烯酸樹脂進行改性，制得硅丙乳膠涂料。重慶大學合成了聚有機硅氧烷一聚丙烯酸酯互穿網(wǎng)絡(luò)涂料，該涂料具有無色透明、硬度高、附著力強、耐酸沉降、耐熱老化性及透水性好等優(yōu)點，可用作摩巖石刻防風化材料。
根據(jù)上海市建筑科學研究院開發(fā)的有機硅丙烯酸樹脂適合于配制耐候性達15年以上的高耐候性涂料。合肥工業(yè)大學用正硅酸乙酯部分水解縮聚而得的聚硅氧烷與帶羥基的丙烯酸樹脂反應(yīng)制得有機硅接枝改性丙烯酸樹脂；該樹脂在耐酸堿、耐鹽、耐溶劑性能及沖擊強度等方面較純聚硅氧烷有明顯改善，且在耐高溫性方面較丙烯酸樹脂明顯提高。江蘇省建筑材料研究設(shè)計院在丙烯酸樹脂的合成中引入一定量的有機硅官能團，制得了溶劑型高耐候性有機硅改性丙烯酸樹脂涂料。中科院蘭州化學物理研究所用羥基封端的聚二甲基硅氧烷，在偶氮二異丁腈的作用下，與甲基丙烯酸（酯）類單體進行溶液共聚，得到硅橡膠改性丙烯酸樹脂，該樹脂具有很好的耐熱性。
2.3 有機硅改性環(huán)氧樹脂涂料
用有機硅對環(huán)氧樹脂進行改性，既可降低環(huán)氧樹脂內(nèi)應(yīng)力，又能增加環(huán)氧樹脂韌性、提高其耐熱性。中科院化學所用聚二甲基硅氧烷改性鄰甲酚酚醛環(huán)氧樹脂，使其內(nèi)應(yīng)力大幅度降低，抗開裂指數(shù)大為提高。武漢材料保護研究所采用環(huán)氧樹脂與混容性好的反應(yīng)性有機硅低聚物縮聚，所制得的有機硅改性環(huán)氧樹脂兼具環(huán)氧樹脂和有機硅樹脂的優(yōu)點，不僅提高了耐熱性，而且具有良好的防腐性。
2.4 有機硅改性苯丙乳液涂料
用有機硅乳液對苯丙乳液進行改性，可明顯提高其耐候性、保光性、彈性和耐久性等。上海工程技術(shù)大學采用接枝共聚反應(yīng)合成的有機硅改性苯丙乳液兼具有機硅和丙烯酸樹脂的優(yōu)良性能，涂膜彈性好，其斷裂伸長率明顯高于苯丙乳液涂膜。上海交通科技大學在苯乙烯－丙烯酸乳液聚合過程中加入一定量的有機硅氧烷進行共聚，制得有機硅改性苯丙乳液建筑涂料，該涂料具有較好的耐水性、耐洗刷性和耐久性。
2.5 有機硅改性其它樹脂涂料
有機硅改性的聚氨酯涂料廣泛用于飛機蒙皮、大型儲罐表面、建筑屋面和文物的保護。中科院蘭州化學物理研究所用羥基封端的聚二甲基硅氧烷與醇解蓖麻油改性聚氨酯預聚體進行共混改性，共混物的的固化速度得到改進，成膜后的附著力、硬度、耐熱性也得到提高。該所還以有機硅改性漆酚樹脂為基料，制得具有耐沸水及抗水蒸氣滲透性的涂料，可長期用于設(shè)備的防腐。上海建筑科學研究院采用環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂、有機硅樹脂共聚時在主鏈中引人特殊的親水官能團制成水溶性環(huán)氧硅丙樹脂，該樹脂具有優(yōu)異的物理機械性能，并有較好的耐老化?？棺贤饩€及防腐性能；用該樹脂制成的涂料基本無毒、施工簡便，涂膜綜合性能好，并具有較好的裝飾效果。晨光化工研究院采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯睛與有機硅進行共聚，研制出一種電子器件浸漬料。
3、有機硅增硬耐磨涂料
學有機硅增硬涂料一般以硅溶膠作為Q鏈節(jié)組分，硅官能性磋烷或碳官能性硅烷作為T鏈 節(jié)組分，在水、醇及酸催化劑存在下經(jīng)水解及部分縮聚反應(yīng)得到含硅羥基的TQ型硅樹脂預聚物溶液。通過調(diào)整原料RSi（OR′）3的品種及與硅溶膠的配比、添加劑的品種、溶劑等可以制成各種性能的增硬耐磨涂料。有機硅增硬涂料的粘度通常為4～25 m Pa·s，固含量20％～30％。將其涂布在基材表面后，殘存的硅羥基在加熱條件下縮合形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的增硬耐磨層。
有機硅增硬耐磨涂料在耐磨性與耐候性方面均優(yōu)于紫外線固化丙烯酸樹脂類增硬涂料。經(jīng)有機硅增硬涂料處理的透明塑料已廣泛用作眼鏡片、汽車車前燈罩、儀表刻度板、光盤及特殊建筑用窗玻璃等。
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