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有机硅树脂的主要应用板块

发布时间:

2024-01-04 10:15

有机硅树脂作为一种高分子材料,因具有优良的耐热、耐寒、耐辐射、憎水、耐沾污、耐化学腐蚀等特殊性能而被广泛应用。但纯硅树脂存在固化时间长、高温下涂层附着力低、机械强度低等缺点,限制了其应用。由于有机硅树脂的分子结构上仍然保留着羟基等活性基团,这为有机硅树脂的改性提供了更多的可能性。而有机硅树脂作为硅树脂涂料主要的成膜物质,故在其改性方面得到了广泛关注。下面主要介绍有机硅树脂的三大应用:耐磨涂料、耐高温涂料、防污涂料

1.防水涂料

硅树脂的优良憎水性,使其得以广泛用作防水涂料,特别应用在建筑材料的防水上,效果十分好,建筑材料中导致混凝土及砖石类的水分浸入而造成的损坏较为突出。延长建筑物的使用寿命就需要使用一种可防止水分入侵,又不阻碍内部潮气外溢的防水产品。硅树脂作为防水涂料也可以应用在建筑材料和石砖上,应用后其寿命为10-15年。因此有机硅防水涂料对修复古建筑及砖石艺术品也有很重要的优势。

 2.耐磨涂料

有机硅树脂的改性方法有很多,如改变侧链上的有机基团、接枝主链等,这些改性方法可以改善硅树脂涂层的耐划痕性能。现如今,运用纳米技术来进行改性则有着很好的发展前景。

制备树脂基纳米复合涂层有助于提高涂料的耐磨性能。

一方面可以对树脂基体进行改性,树脂与纳米粒子发生相互作用改变了体系的热力学性质,进而能够形成特殊的有序结构,通过改变聚合物链的聚集态结构、增加分子间原子力、束缚链运动、减少磨损,从而提高涂层的耐磨性。另一方面,在涂层体系中引入纳米填料,可以提高涂层的机械强度和表面硬度。

对于提高有机硅树脂的耐磨性,黄婵娟等人研究了一种有机硅树脂基纳米TiB2-TiC复合涂层,以改善棉织物的表面结构,从而实现棉织物表面优异的耐磨性能。通过正交实验得知,当纳米填料TiB2与TiC的比例为1∶2,TiB2-TiC配比为4%时,涂层的耐磨性能最优,且涂膜的磨损率随涂覆量的增加而减小。

通过扫描电子显微镜(SEM)可以看出,改性后的涂膜具有优异的耐磨损性能,摩擦1500次仍具有一定的疏水性。

有机硅树脂除了作为基体被应用之外,有机硅作为增强体也受到了广泛的应用。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究人员通过化学改性在氧化石墨烯(GO)表面接枝多面体低聚硅烷制备了超疏水POSS-GO纳米片,并将制备的POSS-GO加入到环氧树脂中,研究其在模拟海水中的腐蚀防护和摩擦学性能。

结果表明,经过POSS-GO强化后,环氧涂层的硬度、结合强度和韧性均有不同程度的提高。在模拟海水中浸泡150d后,0.5%POSS-GO增强环氧复合涂层在模拟海水中的摩擦系数和磨损率最低。

除了纳米技术的应用之外,硅树脂改性有机树脂涂料也取得了新的进展。

张全伟等人制备了有机硅树脂改性的高羟值韧性聚酯树脂。结果表明,当聚酯与有机硅树脂的比例为2∶1时,改性漆膜的机械性能良好,耐磨性最优。

以该耐磨树脂为基料,选用碳化硅等为耐磨填料,二硫化钼等为润滑填料,制备了一种具有优异机械性能和良好防腐蚀性能的耐磨涂料,当m(碳化硅)∶m(二硫化钼)为5∶2,且颜基比为0.7∶1.0时,涂膜的耐磨性能最优。

3.耐高温涂料

①无机填料改性有机硅树脂

当有机硅树脂支链中含有苯基时,其含量的大小能够影响涂层的耐热性能,原因在于苯基中的富电子云可以与填料和基材作用,增强涂层的附着力。故采用无机填料来对有机硅树脂成膜物进行填充改性,可以赋予涂层更好的性能。

② 环氧树脂改性有机硅树脂

氧改性有机硅树脂是通过环氧树脂的环氧基及羟基与聚硅氧烷活性集团发生接枝缩合反应,因此改性的环氧/有机硅涂料具有良好的稳定性兼有环氧树脂和有机硅树脂的优点。

③ POSS(多面体低聚倍半硅氧烷)改性有机硅树脂

 纳米SiO2、碳纳米管、粘土和其他纳米粒子的加入可以改善聚合物的热性能和力学性能。然而,由于纳米粒子的团聚,它很难通过机械共混来实现纳米的分散。而POSS作为一种独特的有机/无机纳米材料,非反应性基团能够改善与硅树脂的相容性,反应性基团可以实现与硅树脂之间的化学键合,可以很好地解决这一问题。

4. 防污涂料

 

有机硅树脂能够具有优异的防污性也取决于其独特的化学结构,硅树脂中含有大量的硅羟基,在成膜过程中,硅羟基脱水缩合成巨大的网状结构,进而形成极其致密的漆膜。这也是硅树脂漆膜表面能低、表面张力小的原因。经改性的硅树脂表面接触角能达到150°,可以使涂层具有优异的疏水性,且理论上具有优异的防污性。

①聚合物改性有机硅树脂

不同于有机硅防污涂料,其他聚合物基防污涂料也具有独特的防污性能,因此,借助聚硅氧烷的活性基团和其他聚合物树脂进行反应,聚硅氧烷树脂能保持稳定的主链结构而接枝其他官能团在其分支链上,从而确保抗污效果和改善现有的缺陷

② 纳米粒子改性有机硅树脂

通过高速搅拌机将纳米级的填料粒子分散在有机硅聚合物的链段中,能改善与有机硅树脂的相容性,提高涂层的防污性能。其中,应用最为广泛的是纳米二氧化硅,因其与有机硅材料具有相似的分子结构(主链含Si-O-Si键)

5.电绝缘漆

由有机硅树脂与有机材料配合制成的电绝缘漆,其最高使用温度为110℃;由有机硅树脂与无机材料配合的电绝缘漆,最高使用温度为130℃;由纯硅树脂与无机材料配合的电绝缘漆则可在180℃下长时间使用。由硅氧烷改性醇酸树脂可制成F级(155℃)绝缘漆。

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